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CRII: CPS: Hierarchical Control for Constrained Multi-timescale Energy Management

CRII: CPS: Hierarchical Control for Constrained Multi-timescale Energy Management
CRII:CPS:约束多时间尺度能源管理的分层控制
批准号:
1849500
负责人:
Justin Koeln
金额:
$17.43万
依托单位国家:
美国
项目类别:
Standard Grant
财政年份:
2019
资助国家:
美国
项目状态:
已结题
起止时间:
2019-07-01 至 2022-06-30

项目摘要

项目成果

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中文摘要
翻译
现代控制系统,无论大小,都试图根据来自更多不同类型的传感器、传感模式、环境和环境的信息来优化资源。商用和国防飞机、车辆和船舶尤其如此,它们优化了燃油效率、性能和安全性。该研究项目开发了一种通用控制方法,以最大限度地提高整体性能和效率,即使在接近系统物理限制的情况下也是如此,同时确保安全并满足总体目标。本研究开发了一种新的“基于集合的方法”来构造具有可证明保证的网络物理系统(CPS)的有效递阶模型预测控制(MPC),其中控制器之间的协调保证了执行器和状态约束的满足。该项目的研究描述了如何使用CPS系统约束为层次内的每个控制器构建特定的基于集合的协调机制,为整个系统提供可证明的闭环行为;如何利用系统的底层拓扑和动态时间尺度来开发特定于系统的分层控制体系结构,以最大限度地减少不确定性和最大化性能;以及如何将分层控制用于能源管理,例如,为电动汽车系统提供更高的能力、效率和可靠性。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。
英文摘要
Modern control systems, small and large, attempt to optimize resources based on information from more and different kinds of sensors, sensing modalities, environments, and circumstances. This is especially the case for commercial and defense aircraft, vehicles, and ships, that optimize for fuel efficiency, performance, and safety. This research project develops a general control methodology for maximizing overall performance and efficiency, even when operating close to the physical limits of the system, all while ensuring safety and meeting overall objectives. This research project develops a novel "set-based approach" to construct effective hierarchical model predictive control (MPC) with provable guarantees for cyber-physical systems (CPS), where coordination among controllers provides guaranteed satisfaction of actuator and state constraints. The research of this project describes how CPS system constraints can be used to construct specific set-based coordination mechanisms for each controller within the hierarchy that provide provable closed-loop behavior for the entire system, how the underlying topology and dynamic timescales of the system is leveraged to develop system-specific hierarchical control architectures that minimize uncertainty and maximize performance, and how hierarchical control can be used for energy management and, e.g., provide greater capability, efficiency, and reliability for electrified vehicle systems.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
期刊论文(7)
专著(0)
科研奖励(0)
会议论文
Tube-based robust MPC with adjustable uncertainty sets using zonotopes
基于管的鲁棒 MPC,具有使用 zonotopes 的可调节不确定性集
DOI: 10.23919/acc50511.2021.9483262
发表时间: 2021
期刊: American Control Conference
影响因子: --
作者: [Raghuraman, Vignesh, Koeln, Justin P.]
通讯作者: Koeln, Justin P.
DOI: 10.1016/j.automatica.2022.110204
发表时间: 2020-09
期刊: ArXiv
影响因子: --
作者: [Vignesh Raghuraman;Justin P. Koeln]
通讯作者: Vignesh Raghuraman;Justin P. Koeln
Nonlinear Hierarchical MPC for Maximizing Aircraft Thermal Endurance
用于最大化飞机热耐久性的非线性分层 MPC
DOI: 10.1115/dscc2020-3203
发表时间: 2020
期刊: Dynamic Systems and Control Conference
影响因子: --
作者: [Leister, Daniel D., Koeln, Justin P.]
通讯作者: Koeln, Justin P.
DOI: 10.1016/j.automatica.2022.110435
发表时间: 2022-02
期刊: Autom.
影响因子: --
作者: [Vignesh Raghuraman;Justin P. Koeln]
通讯作者: Vignesh Raghuraman;Justin P. Koeln
共 6 条
    CAREER: Set-Based Dynamic Modeling and Control for Trustworthy Energy Management Systems
    • 批准号:
      2336007
    • 项目类别:
      Standard Grant
    • 资助金额:
      $58.95万
    • 财政年份:
      2024
    • 负责人:
      Justin Koeln
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金
    生物炭粒子电极协同3D电化学体系活化PS的调控机制及氧化降解CPs的机理
    • 批准号:
      2026JJ50483
    • 项目类别:
      省市级项目
    • 资助金额:
      --
    • 批准年份:
      2026
    • 负责人:
      秦蕾
    • 依托单位:
    面向CPS的混杂时空系统数据建模及其在机器人中的应用
    • 批准号:
      JCZRMS202600637
    • 项目类别:
      省市级项目
    • 资助金额:
      --
    • 批准年份:
      2026
    • 负责人:
    • 依托单位:
    细梗香草活性成分CPS-B靶向MARCHF3/NEU4/CDH11通路抑制宫颈癌侵袭转移的作用机制研究
    • 批准号:
      HDMZ25H280006
    • 项目类别:
      省市级项目
    • 资助金额:
      --
    • 批准年份:
      2025
    • 负责人:
      胡兴江
    • 依托单位:
    肺炎克雷伯菌WaaLCPS连接酶相关的CPS-LPS合成通路及致病机制的研究
    • 批准号:
    • 项目类别:
      省市级项目
    • 资助金额:
      --
    • 批准年份:
      2025
    • 负责人:
      何平
    • 依托单位: