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Data-driven MPC with stability guarantees using extended dynamic mode decomposition

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Bold, Lea ; Grüne, Lars ; Schaller, Manuel ; Worthmann, Karl:
Data-driven MPC with stability guarantees using extended dynamic mode decomposition.
In: IEEE Transactions on Automatic Control. Bd. Online First (Juli 2024) . - S. 1-8.
ISSN 1558-2523
DOI: https://doi.org/10.1109/TAC.2024.3431169

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Projekttitel:
Offizieller Projekttitel
Projekt-ID
Optimierungsbasierte Steuerung und Regelung
507037103

Projektfinanzierung: Deutsche Forschungsgemeinschaft

Abstract

For nonlinear (control) systems, extended dynamic mode decomposition (EDMD) is a popular method to obtain data-driven surrogate models. Its theoretical foundation is the Koopman framework, in which one propagates observable functions of the state to obtain a linear representation in an infinite-dimensional space. In this work, we prove practical asymptotic stability of a (controlled) equilibrium for EDMD-based model predictive control, in which the optimization step is conducted using the data-based surrogate model. To this end, we derive novel bounds on the estimation error that are proportional to the norm of state and control. This enables us to show that, if the underlying system is cost controllable, this stabilizablility property is preserved. We conduct numerical simulations illustrating the proven practical asymptotic stability.

Weitere Angaben

Publikationsform: Artikel in einer Zeitschrift
Begutachteter Beitrag: Ja
Keywords: model predictive control; stability; data-driven; dynamic mode decomposition; cost controllability
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Forschungseinrichtungen > Zentrale wissenschaftliche Einrichtungen > Bayreuther Zentrum für Modellierung und Simulation (MODUS)
Titel an der UBT entstanden: Ja
Themengebiete aus DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 510 Mathematik
Eingestellt am: 26 Jul 2024 08:42
Letzte Änderung: 26 Jul 2024 08:42
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/90102

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