Publication

Constrained LQR Using Online Decomposition Techniques

Colin Neil Jones, Georgios Stathopoulos
2016
Article de conférence
Résumé

This paper presents an algorithm to solve the infinite horizon constrained linear quadratic regulator (CLQR) problem using operator splitting methods. First, the CLQR problem is reformulated as a (finite-time) model predictive control (MPC) problem without terminal constraints. Second, the MPC problem is decomposed into smaller subproblems of fixed dimension independent of the horizon length. Third, using the fast alternating minimization algorithm to solve the subproblems, the horizon length is estimated online, by adding or removing subproblems based on a periodic check on the state of the last subproblem to determine whether it belongs to a given control invariant set. We show that the estimated horizon length is bounded and that the control sequence computed using the proposed algorithm is an optimal solution of the CLQR problem. Compared to state-of-the-art algorithms proposed to solve the CLQR problem, our design solves at each iteration only unconstrained least-squares problems and simple gradient calculations. Furthermore, our technique allows the horizon length to decrease online (a useful feature if the initial guess on the horizon is too conservative). Numerical results on a planar system show the potential of our algorithm.

À propos de ce résultat
Cette page est générée automatiquement et peut contenir des informations qui ne sont pas correctes, complètes, à jour ou pertinentes par rapport à votre recherche. Il en va de même pour toutes les autres pages de ce site. Veillez à vérifier les informations auprès des sources officielles de l'EPFL.
Concepts associés (34)
Commande optimale
La théorie de la commande optimale permet de déterminer la commande d'un système qui minimise (ou maximise) un critère de performance, éventuellement sous des contraintes pouvant porter sur la commande ou sur l'état du système. Cette théorie est une généralisation du calcul des variations. Elle comporte deux volets : le principe du maximum (ou du minimum, suivant la manière dont on définit l'hamiltonien) dû à Lev Pontriaguine et à ses collaborateurs de l'institut de mathématiques Steklov , et l'équation de Hamilton-Jacobi-Bellman, généralisation de l'équation de Hamilton-Jacobi, et conséquence directe de la programmation dynamique initiée aux États-Unis par Richard Bellman.
Commande prédictive
La commande prédictive (ou compensation ou correction anticipatrice) est une technique de commande avancée de l’automatique. Elle a pour objectif de commander des systèmes industriels complexes. Le principe de cette technique est d'utiliser un modèle dynamique du processus à l'intérieur du contrôleur en temps réel afin d'anticiper le futur comportement du procédé. La commande prédictive fait partie des techniques de contrôle à modèle interne (IMC: Internal Model Controler).
Système invariant
Un processus transformant un signal d’entrée en un signal de sortie (signaux électriques par exemple) est appelé système invariant (ou stationnaire) lorsqu’une translation du temps appliquée à l’entrée se retrouve à la sortie. Dans ce sens, la sortie ne dépend pas explicitement du temps. Si au signal d'entrée , un système invariant associe une sortie , alors quel que soit le décalage temporel appliqué à l'entrée, le système associe au signal la sortie décalée .
Afficher plus
Publications associées (38)

Complexity analysis of stochastic gradient methods for PDE-constrained optimal control problems with uncertain parameters

Fabio Nobile, Sebastian Krumscheid, Matthieu Claude Martin

We consider the numerical approximation of an optimal control problem for an elliptic Partial Differential Equation (PDE) with random coefficients. Specifically, the control function is a deterministic, distributed forcing term that minimizes the expected ...
2021

Optimization Methods for Control: From Embedded Programmable Hardware to Data-Driven Process Optimization

Harsh Ambarishkumar Shukla

The research community has been making significant progress in hardware implementation, numerical computing and algorithm development for optimization-based control. However, there are two key challenges that still have to be overcome for optimization-base ...
EPFL2021

KPC: Learning-Based Model Predictive Control with Deterministic Guarantees

Colin Neil Jones, Yuning Jiang, Paul Scharnhorst, Emilio Maddalena

We propose Kernel Predictive Control (KPC), a learning-based predictive control strategy that enjoys deterministic guarantees of safety. Noise-corrupted samples of the unknown system dynamics are used to learn several models through the formalism of non-pa ...
2021
Afficher plus
MOOCs associés (32)
Introduction to optimization on smooth manifolds: first order methods
Learn to optimize on smooth, nonlinear spaces: Join us to build your foundations (starting at "what is a manifold?") and confidently implement your first algorithm (Riemannian gradient descent).
Analyse Numérique pour Ingénieurs
Ce cours contient les 7 premiers chapitres d'un cours d'analyse numérique donné aux étudiants bachelor de l'EPFL. Des outils de base sont décrits dans les chapitres 1 à 5. La résolution numérique d'éq
Analyse numérique pour ingénieurs
Ce cours contient les 7 premiers chapitres d'un cours d'analyse numérique donné aux étudiants bachelor de l'EPFL. Des outils de base sont décrits dans les chapitres 1 à 5. La résolution numérique d'éq
Afficher plus

Graph Chatbot

Chattez avec Graph Search

Posez n’importe quelle question sur les cours, conférences, exercices, recherches, actualités, etc. de l’EPFL ou essayez les exemples de questions ci-dessous.

AVERTISSEMENT : Le chatbot Graph n'est pas programmé pour fournir des réponses explicites ou catégoriques à vos questions. Il transforme plutôt vos questions en demandes API qui sont distribuées aux différents services informatiques officiellement administrés par l'EPFL. Son but est uniquement de collecter et de recommander des références pertinentes à des contenus que vous pouvez explorer pour vous aider à répondre à vos questions.