Delay identification and model predictive control of time delayed systems

• Main Author: Lu, Mu-Chiao
• Other Authors: Hannah Michalska (Internal/Supervisor)
• Format: Others
• Language: en
• Published: McGill University 2008
• Subjects: Engineering - Electronics and Electrical
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=22045

Two research problems involving the class of linear and nonlinear time delayed systems are addressed in this thesis. The first problem concerns delay identification in time delayed systems. The second problem concerns in the design of receding horizon controllers of time delayed systems. Original solutions to both problems are provided and their efficiency is assessed with examples and applications. In this thesis, delay identification problem is tackled first. Steepest descent and generalized Newton type delay identifiers are proposed. The receding horizon control problems for delayed systems are extensively investigated next. For both of linear and nonlinear time delayed systems, asymptotically stabilizing receding control laws are delivered. Finally, to reduce the conservativeness caused by delay uncertainties, an adaptive receding horizon strategy which combines feedback control with on-line delay identification is also discussed. The thesis demonstrates the following: (1) Development of delay identifiers which are independent of system parameter identification and robust with respect to errors in the measured trajectory and exogenous input function. (2) Development of practical delay identifiers for linear and nonlinear time delayed systems for reducing conservativeness of existing robust control designs. (3) Development of model predictive control techniques for linear and nonlinear time delayed systems. (4) Rigorous proofs of the asymptotic stability of the proposed model predictive controllers. (5) Application of on-line estimation schemes to the proposed model predictive controllers. === Cette thèse aborde deux problématiques de recherche relatives à la classe des systèmes linéaires et non-linéaires avec retard. Le premier problème a trait à l'identification des retards dans les systèmes avec retard. Le second problème consiste à concevoir des commandes d'horizon fuyant pour les systèmes avec retard. Des solutions originales sont proposées pour ces deux problèmes et leur efficacité est évaluée à l'aide d'exemples et d'applications. Dans cette thèse, le problème de l'identification du retard est abordé en premier. La descente prononcée et les identificateurs du retard du type Newton généralisé sont proposés. Les problèmes de commande d'horizon fuyant pour les systèmes avec retard sont explorés. Tant pour les systèmes avec retard linéaires que non-linéaires, des règles de commandes asymptotiquement stabilisatrice pour les horizons fuyants sont proposées. Finalement, pour reduire conservatisme untraduit par l'incertitude du retard, une stratégie d'horizon fuyant adaptif, qui combine le contrôle de retour avec le retard d'identification en ligne, est aussi discuté. La thèse démontre les points suivants. (1) Développement d'identificateurs de retard qui sont indépendants de l'identification des paramètres du système et robuste à l'égard des erreurs de trajectoire mesurée et de fonctions d'entreés externes. (2) Développement d'identificateurs de retard pratiques pour les systèmes avec retard linéaires et non-linéaires pour réduire la conservatisme de conception des commandes robustes existantes. (3) Développement de techniques de commande prédictive pour les systèmes avec retard linéaires et non-linéaires. (4) Preuve rigoureuse de la stabilité asymptotique des commandes prédictives proposées. (5) Application du schéma d'estimation en ligne aux commandes prédictives proposées.