Change search
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link
Robust Model Predictive Control of Linear Systems under Signal Temporal Logic specifications
KTH, School of Electrical Engineering (EES).
2016 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

Correct-by-construction control systems that fulfill formal specifications are an active research area, especially for motion and task planning of multi-agent systems. Recent methods suffer from state explosion problems which make them inconvenient to use in practice. The framework proposed in this thesis can be seen as an alternative approach by avoiding automata representation and state explosion problems, going back to more classical continuous control theory. This thesis presents a unifying framework consisting of Signal Temporal Logic and a Model Predictive Controller to robustly control linear systems in space and time. A new robustness signal for Signal Temporal Logic, called Average Space Robustness, is introduced and directly incorporated into the cost function of a Model Predictive Controller. Consequently, this methodology not only satisfies temporal logic formulas, but also satisfies them as much as possible. The convex optimization problem encapsulated in this framework can be solved as a linear programming problem. Stability of this open loop approach is analyzed by considering boundedness notions. A wide range of system specifications can be expressed while naturally including robustness against disturbances and model uncertainties. Direct robustness combined with low computation times make this methodology an interesting area for future research within motion and task planning.

Abstract [sv]

Reglersystem av typen korrekt-genom-konstruktion som uppfyller formella specifikationer är ett aktivt forskningsområde, framförallt inom rörelse och uppdrags-planering för robotik med flera agenter. Tidigare metoder inom området lider av kraftig tillstånds tillväxt problem vilket gör dem olämpliga för en rad tillämpningar. Styrsystemsmetoden som presenteras i denna uppsats är en variation på tidigare lösningar genom att undvika automata-representationen och istället använda mer klassisk reglerteknik med kontinuerliga tillstånd. Därmed undviks även problematiken kring kraftig tillstånds tillväxt. Vår metod består av Signal Temporal Logic och Model Predictive Control för att på ett robust vis styra ett linjärt system både spatialt och temporalt. En ny robusthets signal för Signal Temporal Logic, Average Space Robustness, introduceras och nyttjas i kost-funktionen för Model Predictive Control. Därmed så uppfyller inte enbart denna metod temporal logical utan enar modellerna i största mån möjligt. Det konvexa optimeringsproblem som denna metod utmynnar i kan lösas som ett linjärt programmerings problem. Stabiliteten av denna styrning med öppen återkoppling kan analyseras genom att betrakta begreppet bundenhet. Väldigt olika systemspecifikationer kan uttryckas vid bibehållen robusthet mot störningar och model-osäkerhet. Metodiskt implicerad robusthet sammanvägt med låg beräkningskomplexitet gör detta tillvägagångssätt till ett intressant område för framtida forskning inom rörelse och uppdrags-planering.

Place, publisher, year, edition, pages
2016. , 98 p.
Series
EES Examensarbete / Master Thesis, TRITA-EE 2016:066
National Category
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-187710OAI: oai:DiVA.org:kth-187710DiVA: diva2:931259
Examiners
Available from: 2016-09-01 Created: 2016-05-27 Last updated: 2016-05-27Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(6084 kB)17 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 6084 kBChecksum SHA-512
90b80d937b8bda8e7ca7f6d2471311d6583fe7a32074bb39e1679bc200e36a089364a31f00ab4f3751d2b9ea341ff8ebd50887454ab7ccc696edc1e2665b5ad8
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
School of Electrical Engineering (EES)
Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 17 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

Total: 45 hits
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link