控制理论与应用

作者：王秀博,段广仁

单位：东北大学秦皇岛分校控制工程学院,哈尔滨工业大学控制理论与制导技术研究中心

关键词：非线性系统;预测控制;全驱系统方法;级联优化;输入饱和

基金：国家自然科学基金委基础科学中心项目(62188101),河北省自然科学基金项目(F2025501004),中央高校基本科研业务费专项资金项目(Z2025 041)资助.

基于全驱系统方法的预测控制通过非线性输入变换,将原始输入映射为期望的线性闭环系统输入,进而构造分散式线性预测模型,降低了优化问题求解的复杂度.然而,当系统具有输入饱和约束时,此类输入变换为期望的预测模型引入强非线性的约束问题.为此,本文提出了一种级联预测控制方法,设计了双层优化结构的级联预测控制器: 第1层优化结合上一时刻的预测输入序列,优化预测时域内输入变换后的线性边界;第2层优化则基于重新定义的线性约束,求解带有松弛因子的分散式线性优化问题.该方法有效避免了因输入变换引发的非线性约束问题,降低优化复杂度,并提高非线性优化问题的可解性,同时保证闭环系统的稳定性.最后,通过对全驱航天器姿态系统和欠驱转动平移驱动系统的仿真,验证了所提算法的有效性.

来源：2025年第12期

《控制理论与应用》期刊编辑部

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