电气工程与系统科学 > 系统与控制
            [提交于 2022年12月5日
            
             (v1)
            
            
              ,最后修订 2023年6月21日 (此版本, v2)]
          
          标题: 基于闭环系统的并行蒙特卡洛仿真量化非线性模型预测控制器的性能
标题: Performance Quantification of a Nonlinear Model Predictive Controller by Parallel Monte Carlo Simulations of a Closed-loop System
摘要: 本文提出了一种基于并行蒙特卡洛模拟的非线性模型预测控制(NMPC)闭环性能量化方法。该方法为随机系统的控制器性能提供了分布,从而实现性能量化。 我们利用一种新的线程安全的NMPC实现与现有的高性能C语言蒙特卡洛模拟工具箱相结合,执行了高性能的蒙特卡洛模拟。我们将NMPC调节器表达为一个最优控制问题(OCP),并通过新的线程安全顺序二次规划软件NLPSQP求解。 我们的结果显示,在32核CPU上的NMPC闭环几乎呈线性扩展。特别是,我们在32核上获得了大约27倍的速度提升。 我们在一个简单的连续搅拌反应器(CSTR)上展示了这种性能量化方法,进行了30,000次NMPC和参考比例积分(PI)控制器的闭环模拟。 随机闭环系统的性能量化显示,NMPC在均值和方差方面都优于PI控制器。
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