ما هو التحكم MPC؟

تحكم MPC

لقد تطور التحكم التنبؤي النموذجي (MPC) من أصوله كخوارزمية تحكم إرشادية تم تطبيقها في العمليات الصناعية في السبعينيات إلى نظام أكاديمي جديد ذو محتوى نظري وعملي غني.

يعالج التحكم التنبئي مشاكل التحكم المتعلقة بمتطلبات التحسين. على مدار الثلاثين عامًا الماضية، أثبت نجاح التحكم التنبئي في العمليات الصناعية المعقدة بشكل كامل إمكاناته الهائلة للتعامل مع مشكلات التحكم الأمثل المقيدة المعقدة.

يعد التحكم MPC أسلوبًا للتحكم في تحسين الحلقة-المغلقة في الوقت الفعلي-. الميزة الأساسية لهذه الخوارزمية هي عملها التكراري عبر الإنترنت، والذي يحصل بشكل مستمر على كميات التحكم المثلى الحالية. بالإضافة إلى ذلك، يمكنه إنشاء وظائف موضوعية لتلبية قيود متعددة مثل مشغلات المركبات، والانزلاق، والديناميكيات.

ومع ذلك، فإن أداء التتبع الخاص به حساس للغاية لدقة النموذج التنبؤي. علاوة على ذلك، نظرًا للمتطلبات الحسابية العالية للتحكم التنبئي للنموذج غير الخطي، فهو غير مناسب لبيئات القيادة عالية السرعة-.

حاليًا، قام العديد من الباحثين بجعل نماذج المركبات غير الخطية خطية، لكن هذا يضمن دقة التتبع فقط داخل المناطق الخطية للمركبة والإطارات.

وحدات التحكم MPC، والمعروفة أيضًا بوحدات التحكم في النطاق الزمني -المتداول، تأخذ في الاعتبار النموذج الديناميكي غير الخطي لنظام التحكم وتتنبأ بسلوك مخرجات النظام خلال فترة زمنية مستقبلية. ومن خلال حل مشكلة التحكم الأمثل المقيدة، يقلل النظام من خطأ التتبع على مدار الفاصل الزمني المستقبلي، مما يجعل هذه الطريقة قوية.

تحتوي خوارزميات التحكم التنبؤية النموذجية على الميزات الأساسية للنمذجة التنبؤية والتحسين المتداول وتصحيح الملاحظات. غالبًا ما تتجاهل طرق البحث التقليدية القيود الحركية والديناميكية أو تبسطها، إلا أن هذه القيود تؤثر بشكل كبير على أداء التحكم.

يمكن لطرق التحكم التنبؤية النموذجية أن تدمج بشكل صريح القيود الحركية والديناميكية للمركبة في وظيفة هدف التحسين.

من خلال الاستفادة من ميزات التحسين المستمر وتصحيح الملاحظات في MPC، يمكن تقليل تأثير التأخير الزمني لنظام الحلقة المغلقة- بشكل فعال أو حتى التخلص منه. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام معلومات المسار المستقبلية التي توفرها عملية التخطيط لتحسين التحكم في الحركة، وبالتالي تعزيز أداء التحكم.

وانغ ويران وآخرون. صممت طريقة تحكم تنبؤية تكيفية تعتمد على وظائف Laguerre.

تتكون هذه الطريقة من جزأين: وحدة MPC قابلة للتكيف لتتبع المسار بدقة، ووحدة وظيفة Laguerre لتقليل العمليات الحسابية بشكل كبير.

في وحدة MPC التكيفية، يتم تقديم خوارزمية المربعات الصغرى العودية لتحديد معلمات نموذج النظام، وبالتالي تحسين دقة النظام وقوته. ومع ذلك، عندما تعمل AUV في بيئات معقدة، قد تؤدي هذه الطريقة إلى زيادة كبيرة في الحمل الحسابي.