Етапи та основні задачі столітнього розвитку теорії систем керування та ідентифікації. Частина 6. Керування за прогнозною моделлю
The article is devoted to one of the relatively new areas in the field of control theory and practice, called model predictive control. The ideas underlying it, the connection with the theory of optimal control and numerical methods for solving optimization problems are described. It should be noted...
Gespeichert in:
| Datum: | 2024 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | English |
| Veröffentlicht: |
V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine
2024
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/246 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Problems of Control and Informatics |
Institution
Problems of Control and Informatics| id |
oai:ojs2.jais.net.ua:article-246 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Problems of Control and Informatics |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-03-11T15:09:25Z |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| topic |
моделі передбачення керування за прогнозом зворотний звʼязок оптимальне керування ковзний інтервал траєкторна модель термінальне керування |
| spellingShingle |
моделі передбачення керування за прогнозом зворотний звʼязок оптимальне керування ковзний інтервал траєкторна модель термінальне керування Gubarev, Vyacheslav Romanenko, Viktor Етапи та основні задачі столітнього розвитку теорії систем керування та ідентифікації. Частина 6. Керування за прогнозною моделлю |
| topic_facet |
моделі передбачення керування за прогнозом зворотний звʼязок оптимальне керування ковзний інтервал траєкторна модель термінальне керування predictive model predictive control feedback optimal control moving horizon trajectory model terminal control модели предсказания управление по прогнозу обратная связь оптимальное управление скользящий интервал траекторная модель терминальное управление |
| format |
Article |
| author |
Gubarev, Vyacheslav Romanenko, Viktor |
| author_facet |
Gubarev, Vyacheslav Romanenko, Viktor |
| author_sort |
Gubarev, Vyacheslav |
| title |
Етапи та основні задачі столітнього розвитку теорії систем керування та ідентифікації. Частина 6. Керування за прогнозною моделлю |
| title_short |
Етапи та основні задачі столітнього розвитку теорії систем керування та ідентифікації. Частина 6. Керування за прогнозною моделлю |
| title_full |
Етапи та основні задачі столітнього розвитку теорії систем керування та ідентифікації. Частина 6. Керування за прогнозною моделлю |
| title_fullStr |
Етапи та основні задачі столітнього розвитку теорії систем керування та ідентифікації. Частина 6. Керування за прогнозною моделлю |
| title_full_unstemmed |
Етапи та основні задачі столітнього розвитку теорії систем керування та ідентифікації. Частина 6. Керування за прогнозною моделлю |
| title_sort |
етапи та основні задачі столітнього розвитку теорії систем керування та ідентифікації. частина 6. керування за прогнозною моделлю |
| title_alt |
Stages and main tasks of the century-long control theory and system identification development. Part VI. Model predictive control Этапы и основные задачи столетнего развития теории систем управления и идентификации. Часть 6. Управление прогнозной моделью |
| description |
The article is devoted to one of the relatively new areas in the field of control theory and practice, called model predictive control. The ideas underlying it, the connection with the theory of optimal control and numerical methods for solving optimization problems are described. It should be noted that currently the number of problems solved and control systems developed within the framework of this approach has come out on top in comparison with all others. This is evidenced by numerous publications concerning the theory and practical application of control methods and algorithms using a predictive model. The main distinctive feature of this method is that the control is not synthesized in advance, but is calculated directly during the operation of the system, i.e. at the current time. This made it possible, with such control, to implement original feedback that ensures stabilization of the process when the model is inaccurate and there is uncertainty associated with existing disturbances and measurements. It describes how such feedback is organized based on current measurement data. In this case, there is no need to interpret somehow the nature of the disturbances and errors acting on the system. Much attention in the article is paid to the possibilities that are admitted with this method of control. The model predictive control method seems especially attractive for systems with discrete impulse processes that are well described with using cognitive maps. It is considered an example of cognitive modeling of evolutionary demographic processes in Ukraine and the possibility of control them using a predictive model, when the model contains unstable eigenvalues. When solving problems of predictive control, it is proposed to use trajectory models, which directly follow from the Cauchy formula, in particular for discrete systems, instead of a local description in the state space. This makes it possible to take into account, when solving predictive control problems, how well or poorly controlled, observable or identifiable the system is. Non-standard capabilities of this method with a trajectory description appear during terminal control on a sliding interval with a finite horizon. A number of original formulations of terminal control problems are presented in the article and some of their properties are described. |
| publisher |
V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine |
| publishDate |
2024 |
| url |
https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/246 |
| work_keys_str_mv |
AT gubarevvyacheslav stagesandmaintasksofthecenturylongcontroltheoryandsystemidentificationdevelopmentpartvimodelpredictivecontrol AT romanenkoviktor stagesandmaintasksofthecenturylongcontroltheoryandsystemidentificationdevelopmentpartvimodelpredictivecontrol AT gubarevvyacheslav etapitaosnovnízadačístolítnʹogorozvitkuteoríísistemkeruvannâtaídentifíkacííčastina6keruvannâzaprognoznoûmodellû AT romanenkoviktor etapitaosnovnízadačístolítnʹogorozvitkuteoríísistemkeruvannâtaídentifíkacííčastina6keruvannâzaprognoznoûmodellû AT gubarevvyacheslav étapyiosnovnyezadačistoletnegorazvitiâteoriisistemupravleniâiidentifikaciičastʹ6upravlenieprognoznojmodelʹû AT romanenkoviktor étapyiosnovnyezadačistoletnegorazvitiâteoriisistemupravleniâiidentifikaciičastʹ6upravlenieprognoznojmodelʹû |
| first_indexed |
2025-10-30T02:48:51Z |
| last_indexed |
2025-10-30T02:48:51Z |
| _version_ |
1847373365635973120 |
| spelling |
oai:ojs2.jais.net.ua:article-2462025-03-11T15:09:25Z Stages and main tasks of the century-long control theory and system identification development. Part VI. Model predictive control Етапи та основні задачі столітнього розвитку теорії систем керування та ідентифікації. Частина 6. Керування за прогнозною моделлю Этапы и основные задачи столетнего развития теории систем управления и идентификации. Часть 6. Управление прогнозной моделью Gubarev, Vyacheslav Romanenko, Viktor моделі передбачення керування за прогнозом зворотний звʼязок оптимальне керування ковзний інтервал траєкторна модель термінальне керування predictive model predictive control feedback optimal control moving horizon trajectory model terminal control модели предсказания управление по прогнозу обратная связь оптимальное управление скользящий интервал траекторная модель терминальное управление The article is devoted to one of the relatively new areas in the field of control theory and practice, called model predictive control. The ideas underlying it, the connection with the theory of optimal control and numerical methods for solving optimization problems are described. It should be noted that currently the number of problems solved and control systems developed within the framework of this approach has come out on top in comparison with all others. This is evidenced by numerous publications concerning the theory and practical application of control methods and algorithms using a predictive model. The main distinctive feature of this method is that the control is not synthesized in advance, but is calculated directly during the operation of the system, i.e. at the current time. This made it possible, with such control, to implement original feedback that ensures stabilization of the process when the model is inaccurate and there is uncertainty associated with existing disturbances and measurements. It describes how such feedback is organized based on current measurement data. In this case, there is no need to interpret somehow the nature of the disturbances and errors acting on the system. Much attention in the article is paid to the possibilities that are admitted with this method of control. The model predictive control method seems especially attractive for systems with discrete impulse processes that are well described with using cognitive maps. It is considered an example of cognitive modeling of evolutionary demographic processes in Ukraine and the possibility of control them using a predictive model, when the model contains unstable eigenvalues. When solving problems of predictive control, it is proposed to use trajectory models, which directly follow from the Cauchy formula, in particular for discrete systems, instead of a local description in the state space. This makes it possible to take into account, when solving predictive control problems, how well or poorly controlled, observable or identifiable the system is. Non-standard capabilities of this method with a trajectory description appear during terminal control on a sliding interval with a finite horizon. A number of original formulations of terminal control problems are presented in the article and some of their properties are described. Розглядається один з відносно нових напрямів у галузі теорії та практики керування, що отримав назву керування за моделлю передбачення. Описуються ідеї, покладені в його основу, зв’язок з теорією оптимального керування та чисельними методами розв’язання задач оптимізації. Слід зазначити, що в даний час кількість розв’язуваних задач та розроблених систем керування в рамках цього підходу вийшла на перше місце порівняно з іншими. Про це свідчать численні публікації, що стосуються теорії та практичного застосування методів та алгоритмів керування за прогнозною моделлю. Головна відмінність цього методу в тому, що керування не синтезується заздалегідь, а обчислюється у процесі функціонування системи, тобто в поточному часі. Це дало змогу реалізувати оригінальний зворотний зв’язок, що забезпечує стабілізацію процесу, коли модель неточна і є невизначеність, пов’язана з діючими збуреннями і вимірюваннями. Викладено, як організовано такий зворотний зв’язок за даними поточних вимірів. При цьому не потрібно якимось чином інтерпретувати характер збурень і похибки, що діють на систему. Велика увага приділяється можливостям, які допустимі за такого способу організації керування. Особливо привабливим метод керування за прогнозною моделлю видається для систем з дискретними імпульсними процесами, які добре описуються за допомогою когнітивних карт. Розглянуто приклад когнітивного моделювання еволюційних демографічних процесів в Україні та можливості керування ними за прогнозною моделлю, коли модель містить нестійкі власні значення. Запропоновано під час вирішення задач прогнозного керування замість локального опису у просторі станів використовувати траєкторні моделі, які безпосередньо випливають з формули Коші, зокрема, для дискретних систем. Це дає змогу враховувати під час вирішення задач прогнозного керування, наскільки система (добре чи погано) керована, спостережувана чи ідентифікована. Нестандартні можливості цього методу з траєкторним описом з’являються при термінальному керуванні на ковзному інтервалі зі скінченним горизонтом. Наведено ряд оригінальних постановок задач термінального керування та описано деякі їхні властивості. Рассматривается одно из относительно новых направлений в области теории и практики управления, которое получило название управления по модели предсказания. Описываются идеи, положенные в его основу, связь с теорией оптимального управления и многочисленными методами решения задач оптимизации. Следует отметить, что в настоящее время количество решаемых задач и разработанных систем управления в рамках этого подхода вышло на первое место по сравнению с другими. Об этом свидетельствуют многочисленные публикации, касающиеся теории и практического применения методов и алгоритмов управления прогнозной моделью. Главное отличие этого метода состоит в том, что управление не синтезируется заранее, а вычисляется в процессе функционирования системы, то есть в текущем времени. Это позволило реализовать оригинальную обратную связь, обеспечивающую стабилизацию процесса, когда модель неточна и есть неопределенность, связанная с действующими возмущениями и измерениями. Изложено, как организована такая обратная связь по данным текущих измерений. При этом не нужно каким-либо образом интерпретировать характер возмущений и погрешности, действующие на систему. Большое внимание уделяется возможностям, допустимым при таком способе организации управления. Особенно привлекательным метод управления по прогнозной модели представляется для систем с дискретными импульсными процессами, которые хорошо описываются с помощью когнитивных карт. Рассмотрены примеры когнитивного моделирования эволюционных демографических процессов в Украине и возможности управления ими по прогнозной модели, когда модель содержит неустойчивые собственные значения. Предложено при решении задач прогнозного управления вместо локального описания в пространстве состояний использовать траекторные модели, непосредственно вытекающие из формулы Коши, в частности, для дискретных систем. Это позволяет учитывать при решении задач прогнозного управления, насколько система (хорошо или плохо) управляемая, наблюдаемая или идентифицированная. Нестандартные возможности этого метода с траекторным описанием появляются при терминальном управлении на скользящем интервале с конечным горизонтом. Приведен ряд оригинальных постановок задач терминального управления и описаны некоторые свойства. V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine 2024-08-31 Article Article application/pdf https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/246 10.34229/1028-0979-2024-4-2 Міжнародний науково-технічний журнал "Проблеми керування та інформатики"; Том 69 № 4 (2024): Міжнародний науково-технічний журнал "Проблеми керування та інформатики"; 28-45 International Scientific Technical Journal "Problems of Control and Informatics; Том 69 № 4 (2024): International Scientific Technical Journal "PROBLEMS OF CONTROL AND INFORMATICS"; 28-45 International Scientific Technical Journal "Problems of Control and Informatics"; Vol. 69 No. 4 (2024): International Scientific Technical Journal "PROBLEMS OF CONTROL AND INFORMATICS"; 28-45 2786-6505 2786-6491 en https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/246/324 Copyright (c) 2024 Vyacheslav Gubarev, Viktor Romanenko https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |