Distributed model predictive control for linear systems under communication noise: Algorithm, theory and implementation

实现(概率) 噪音(视频) 理论(学习稳定性) 控制理论(社会学) 计算机科学 算法 线性系统 数学优化 数学 模型预测控制 控制(管理) 人工智能 数学分析 统计 机器学习 图像(数学)
作者
Huiping Li,Bo Jin,Weisheng Yan
出处
期刊:Automatica [Elsevier BV]
卷期号:125: 109422-109422 被引量:25
标识
DOI:10.1016/j.automatica.2020.109422
摘要

We study the distributed model predictive control (DMPC) problem for a network of linear discrete-time subsystems in the presence of stochastic noise among communication channels, where the system dynamics are decoupled and the system constraints are coupled. The DMPC is cast as a stochastic distributed consensus optimization problem by modeling the exchanged variables as stochastic ones and a novel noisy alternating direction multiplier method (NADMM) is proposed to solve it in a fully distributed way. We prove that the sequences of the primal and dual variables converge to their optimal values almost surely (a.s.) with communication noise. Furthermore, a new stopping criterion and a DMPC scheme termed as current–previous DMPC (cpDMPC) are proposed, which guarantees deterministic termination even when the NADMM algorithm may not converge in a practical realization. Next, the strict analysis on the feasibility of the cpDMPC strategy and the closed-loop stability is carried out, and it is shown that the cpDMPC strategy is feasible at each time step and the closed-loop system is asymptotically stable. Finally, the effectiveness of the proposed NADMM algorithm is verified via an example.

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