De mechatronische machinebouw- en maakindustrie wordt momenteel geconfronteerd met verschillende besturingsuitdagingen die eenvoudige PID-regelaars en dergelijke niet aanpakken: systemen worden steeds complexer, moeten voldoen aan beperkingen, moeten rekening houden met economische doelstellingen en effectief omgaan met waardevolle preview-informatie. Model Predictive Control (MPC) is de enige geavanceerde controleaanpak die al deze uitdagingen kan aangaan, en dit dankzij het modelgebaseerde en optimalisatiegebaseerde karakter. Toch belemmert de op optimalisatie gebaseerde aard van MPC momenteel een brede acceptatie in industriële mechatronische systemen: de huidige MPC-implementaties zijn duur in termen van reken- en geheugenbronnen, de rekentijd is niet-deterministisch en daarom kunnen MPC-algoritmen niet worden gecertificeerd om te werken met een bepaalde bemonsteringssnelheid, MPC ontwikkeling en implementatie is niet eenvoudig en brengt hoge engineeringkosten met zich mee omdat de juiste tools ontbreken.

Het project "Deterministic and Inexpensive Realizations of Advanced Control" (DIRAC) beoogt een doorbraak van MPC in de mechatronische / machinebouw / maakindustrie door alle belemmerende elementen op te lossen door middel van prestaties die draaien om de drie sleutelwoorden in de titel:

• Deterministisch: er zullen nieuwe MPC-algoritmen en -benaderingen worden ontwikkeld die betrouwbaar kunnen werken bij een bepaalde bemonsteringsfrequentie, evenals methoden om hun slechtste rekentijden en controleprestaties te verifiëren.
• Goedkoop:
  • Er zullen implementaties worden gemaakt die "volledige" (= online niet-lineaire optimalisatie met high-fidelity-modellen) MPC benaderen en dus kunnen draaien op goedkope computerhardware met een kwantificeerbare impact op de regelprestaties die vooraf wordt berekend.
  • Er zal een modulaire MPC-toolbox worden ontwikkeld die de ontwikkeling, afstemming en validatie van geavanceerde besturing tegen beheersbare engineeringkosten mogelijk maakt.
• Realisaties: We zullen de MPC-toolbox en het potentieel van MPC demonstreren op industrieel relevante demonstratoren en validatiecases om de status quo in controlepraktijken te doorbreken, de acceptatie te stimuleren en de Vlaamse industrie te inspireren.

Het overkoepelende, tastbare, herbruikbare algemene resultaat van dit project is een gereedschapskist die het ontwerp van niet-lineaire MPC-controllers vereenvoudigt en methodologische vooruitgang in solvers, benaderingen en validatietechnieken binnen handbereik brengt van control practitioners.