[연세대학교] 제어 및 지능형 시스템의 해석 및 설계 - 최종 보고서 (Model Predictive Control)

1. Introduction

모델 예측 제어(Model Predictive Control, MPC)는 동적 시스템의 제어를 위해 널리 사용되는 기법으로, 예측 가능한 시스템의 모델을 바탕으로 최적의 제어 입력을 실시간으로 계산하는 방식이다. MPC는 시스템의 동작을 수학적으로 모델링하여 미래의 상태를 예측하고, 이를 바탕으로 현재의 제어 입력을 결정하는 특징이 있다. 이러한 방식은 다양한 실제 시스템에서 효과적으로 적용되고 있으며, 특히 비선형성과 제약 조건을 포함한 복잡한 시스템의 제어에 강점을 보인다. 현재 MPC는 항공우주, 로봇 공학, 화학 공정, 자동차 및 에너지 시스템 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. MPC의 핵심 아이디어는 특정 시간 범위 내에서 시스템의 동작을 예측하고, 이 예측을 통해 최적 제어 입력을 결정하는 것이다. 이 과정에서 제어 목적 함수와 시스템의 동역학 모델이 사용되며, 제어 입력은 주어진 제약 조건을 만족하도록 최적화된다. 이로 인해 MPC는 시스템의 동작 안전성을 확보하면서도 최적의 성능을 달성할 수 있는 강력한 도구로 자리 잡았다. 특히, MPC는 제어 입력을 조정하기 위해 시퀀스 특정 보간 및 최적화 문제를 해결해야 하므로, 과…