1. Four MPC implementations compared on the Quadruple Tank Process Benchmark: pros and cons of neural MPC*
- Author
-
Clément Blaud, Pierre, Chevrel, Philippe, Claveau, Fabien, Haurant, Pierrick, Mouraud, Anthony, CEA Tech Pays-de-la-Loire (DP2L), CEA Tech en régions (CEA-TECH-Reg), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Département Automatique, Productique et Informatique (IMT Atlantique - DAPI), IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Commande, Observation, Diagnostic et Expérimentation (LS2N - équipe CODEx), Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes (LS2N), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Centrale de Nantes (Nantes Univ - ECN), Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes université - UFR des Sciences et des Techniques (Nantes univ - UFR ST), Nantes Université - pôle Sciences et technologie, Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université - pôle Sciences et technologie, Nantes Université (Nantes Univ)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Nantes Université (Nantes Univ), Département Systèmes Energétiques et Environnement (IMT Atlantique - DSEE), Optimisation - Système - Energie (GEPEA-OSE), Laboratoire de génie des procédés - environnement - agroalimentaire (GEPEA), École nationale vétérinaire, agroalimentaire et de l'alimentation Nantes-Atlantique (ONIRIS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Nantes université - UFR des Sciences et des Techniques (Nantes univ - UFR ST), Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université - Institut Universitaire de Technologie Saint-Nazaire (Nantes Univ - IUT Saint-Nazaire), Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-École nationale vétérinaire, agroalimentaire et de l'alimentation Nantes-Atlantique (ONIRIS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), and Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)
- Subjects
Artificial neural network ,Control and Systems Engineering ,[INFO.INFO-AU]Computer Science [cs]/Automatic Control Engineering ,Model predictive control ,ComputingMilieux_MISCELLANEOUS ,Quadruple tank process - Abstract
International audience; This study aims to aid understanding of Model Predictive Control (MPC) alternatives through comparing most interesting MPC implementations. This comparison will be performed intrinsically and illustrated using the four-tank benchmark, widely studied by academics taking care of industrial perspectives. Although MPC provides advanced control solutions for a wide class of dynamical systems, challenges arise in managing the compromise between accuracy, computational cost and resilience, depending on the type of model used. In this study, linear, linear time-varying and non-linear MPCs are compared to MPC that uses a neural network based predictive model identified from data. The tuning and implementation methods considered are discussed, and accurate simulation results provided and analyzed. Precisely, the performance of each method (linear, linear time-varying, non-linear MPC) are compared to the neural MPC. Pros and cons of neural MPC are highlighted.
- Published
- 2022