设计工作流程用于显式MPC - Matlab＆Simulink - Mathwo万博1manbetxrks Deutschland

设计工作流程，用于显式MPC

要创建显式MPC控制器，必须首先设计传统的(隐式)MPC控制器。然后根据传统控制器设计生成显式MPC控制器。

传统（隐式）MPC设计

首先为您的应用程序设计传统（隐式）MPC并在模拟中测试。关键注意事项如下：

模型预测控制工具箱™软件目前支持以下作为独立变量显式MPC:万博1manbetx
- n_xc控制器状态变量（植物，干扰和测量噪声模型状态）。
- n_y(≥1)输出参考值，其中n_y是植物输出变量的数量。
- n_v（≥0）测量植物干扰信号。
因此，在创建显式MPC控制器之前，必须修复大多数MPC设计参数。固定参数包括预测模型(植物、干扰和测量噪声)、尺度因子、视界、惩罚权重、操纵变量目标和约束边界。
有关设计传统MPC控制器的信息，请参阅控制器创建．
有关调整传统MPC控制器的信息，请参阅细化．
不支持参考和测量扰动预览。万博1manbetx在每个控制间隔，电流n_y参考和n_v测量的扰动信号适用于整个预测地平线。
要限制显式MPC所需的区域数，仅包括基本限制。
- 当包括操纵变量（MV）上的约束时，使用短控制范围或MV阻塞。看选择样本时间和视野．
- 避免对植物产量的限制。如果这样的约束是必要的，考虑对选定的预测视界步骤施加它，而不是对整个预测视界。
为每个人建立上下界限n_x＝n_xc+n_y+n_v独立变量。你可能知道一些先验的界限。但是，您必须运行至少记录n_xc当系统运行超出预期条件范围时，控制器状态。重要的是不要低估这个范围，因为明确的MPC控制函数不是为范围之外的自变量定义的。
有关指定界限的信息，请参阅generateExplicitRange．
有关模拟传统MPC控制器的信息，请参阅模拟．

明确的政策委员会代

给定恒定的MPC设计参数n_x对照法的独立变量上限和下限，即，

$x_{l} \leq x （ k ） \leq x_{u} ，$

的generateexplicitmpc.命令决定n_r地区。这些区域中的每一个由不等式约束和相应的控制法常数定义：

$\begin{matrix} H_{我} x （ k ） \leq K_{我} ，我＝ 1 来 n_{r} \\ u （ k ）＝ F_{我} x （ k ） + G_{我} ，我＝ 1 来 n_{r} \end{matrix}$

的explicitMPC对象包含常量H_我，K_我，F_我，和G_我对于每个地区。显式MPC控制器对象还保存原始(隐式)设计和独立变量边界。只要x（k)保持在指定的范围内，并保留所有n_r区域，显式MPC对象提供相同的最佳MV调整，u（k)，作为等价的隐式MPC对象。

关于显式MPC的详细信息请参见[1]．有关如何生成显式MPC控制器的详细信息，请参阅［2］．

明确的MPC简化

即使是一个相对简单的显式MPC控制器也可能需要许多区域(n_r>> 100）完全表征QP解决方案。如果区域的数量很大，请考虑以下内容：

使解决方案形象化斑块命令。
使用简化命令减少区域数量。有时，这种减少可以没有（或可忽略不计）对控制法最优性的影响。例如，相邻区域对可以使用基本相同F_我和K_我常量。如果是，且两个区域的并集形成凸集，则可以合并为单个区域。
或者，您只能消除相对较小的区域或仅保留所选区域。在运行期间，如果当前x（k)不包含在任何保留区域，显式MPC返回次优u（k），如下：

$u （ k ）＝ F_{j} x （ k ） + G_{j} ．$

在这里,j是边界约束的区域的索引，H_jx（k)≤K_j，违反了。

执行

在运行期间，对于给定的x（k)，显式MPC控制器执行以下步骤:

验证那个x（k)满足指定的界限，x_l≤x (k)≤x_u．如果不是，则控制器返回错误状态和集合u（k) =u（k1)。
从地区我= 1，逐个测试区域以确定是否x（k)属于。如果H_我x（k)≤K_我,然后x（k)属于区域我．如果x（k)属于区域我，然后是控制器:
- 获得F_我和G_我从内存，并计算u（k) =F_我x（k）+G_我．
- 通过返回状态代码和索引来表示成功完成我．
- 返回而不测试其余区域。
如果x（k）不属于地区我控制器:
- 计算违规术语v_我的最大(正)分量(H_我x（k） -K_我）。
- 如果v_我这是最低限度的违规吗x（k)，控制器设置j＝我和套装v_最小值＝v_我．
- 然后控制器递增我并测试下一个地区。
如果所有区域都经过了测试x（k)不属于任何区域(例如，由于数值精度问题)，控制器:
- 获得F_j和G_j从内存，并计算u（k) =F_jx（k）+G_j．
- 设置状态以指示次优解决方案并返回。