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稀疏传感与执行下的 $\mathcal{H}_2/\mathcal{H}_\infty$ 最优控制

$\mathcal{H}_2/\mathcal{H}_\infty$ Optimal Control with Sparse Sensing and Actuation

Vedang M. Deshpande, Raktim Bhattacharya

AI总结:

本文提出凸优化框架,利用加权 $\ell_1$ 范数联合设计稀疏传感、执行及控制律,保证指定的 $\mathcal{H}_2/\mathcal{H}_\infty$ 性能,并在非线性结构动力学中验证其优势。

摘要:

本文提出了新颖的凸优化形式,用于设计具有稀疏执行特性的全状态反馈控制器和输出反馈控制器,使其满足用户指定的 $\mathcal{H}_2$ 与 $\mathcal{H}_\infty$ 性能指标。针对输出反馈控制,我们扩展这些形式,以同时设计具有稀疏执行和稀疏传感的控制律。稀疏性通过最小化加权 $\ell_1$ 范数来诱导,从而在保持期望闭环性能的同时,促进传感器和执行器的高效使用。所提方法被应用于一个非线性结构动力学问题,展示了同时优化控制律、传感与执行架构在实现高效闭环系统方面的优势。

英文摘要:

In this paper, we present novel convex optimization formulations for designing full-state and output-feedback controllers with sparse actuation that achieve user-specified $\mathcal{H}_2$ and $\mathcal{H}_\infty$ performance criteria. For output-feedback control, we extend these formulations to simultaneously design control laws with sparse actuation and sensing. The sparsity is induced through the minimization of a weighted $\ell_1$ norm, promoting the efficient use of sensors and actuators while maintaining desired closed-loop performance. The proposed methods are applied to a nonlinear structural dynamics problem, demonstrating the advantages of simultaneous optimization of the control law, sensing, and actuation architecture in realizing an efficient closed-loop system.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。

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