用于显式MPC的设计工作流 - MATLAB和SIMULINK万博1manbetx - 万博1manbetx,s manbetx 845,万博尤文图斯

显式MPC的设计工作流

要创建显式MPC控制器，必须先设计传统（隐式）MPC控制器。然后，您基于传统的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一个传统的(隐式的)MPC，并在模拟中测试它。主要考虑事项如下:

模型预测控制工具箱™软件当前支持以下内容的独立变量，用于显式MPC：万博1manbetx
- N_XC.控制器状态变量(设备、干扰和测量噪声模型状态)。
- N_y（≥1）输出参考值，其中N_y为工厂输出变量的数量。
- N_V.(≥0)测量植物干扰信号。
因此，您必须在创建显式MPC控制器之前修复大多数MPC设计参数。固定参数包括预测模型（植物，干扰和测量噪声），缩放因子，视野，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，请参阅控制器创造．
有关调整传统MPC控制器的信息，请参阅细化．
不支持参考和测量的干扰预览。万博1manbetx在每个控制间隔，电流N_y参考和N_V.实测扰动信号适用于整个预测层。
为了限制显式MPC所需区域的数量，只包括必要的约束。
- 当在操纵变量(MV)上包含约束时，使用短控制水平或MV阻塞。看到选择样本时间和视野．
- 避免对植物产出的限制。如果这样的约束是必要的，请考虑将其强加出选择的预测地平线步骤而不是整个预测地平线。
为每个。建立上下限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.控制器状态随着系统在预期条件范围内运行。重要的是您不会低估该范围，因为未在范围之外的独立变量定义显式MPC控制功能。
有关指定边界的信息，请参见生成explicitrange.．
有关模拟传统MPC控制器的信息，请参阅模拟．

明确的MPC生成

鉴于恒定的MPC设计参数和N_X控制律自变量的上下界，即，

$X_{L.} \leq. X （ K. ） \leq. X_{你} 那$

这generateExplicitMPC命令确定N_R.地区。每个区域由一个不等式约束和相应的控制律常数定义:

$\begin{matrix} H_{一世} X （ K. ） \leq. {K.}_{一世} 那一世 = 1 到 N_{R.} \\ 你（ K. ） = F_{一世} X （ K. ） + G_{一世} 那一世 = 1 到 N_{R.} \end{matrix}$

这SexpicicMPC.对象包含常量H_一世那K._一世那F_一世,G_一世对于每个地区。显式MPC控制器对象还包含原始（隐式）的设计和独立变量界限。只要X（K.）留在指定的范围内，您保留所有N_R.区域，显式MPC对象提供相同的最佳MV调整，你（K.），作为等效的隐式MPC对象。

有关显式MPC的详细信息，请参阅［1］．关于MPC控制器是如何生成的，请参见[2]．

明确的MPC简化

即使是一个相对简单的显式MPC控制器也可能需要很多地区（N_R.>> 100)来完全表征QP溶液。如果区域数量大，考虑以下情况:

使用该解决方案可视化plotSection命令。
使用简化命令，减少区域数量。有时，这种降低对控制律的最优性没有(或可以忽略)影响。例如，相邻区域对可能使用本质上相同的功能F_一世和K._一世常数。如果是这样，并且如果两个区域的结合形成凸起集，则它们可以合并到一个区域中。
或者，您可以消除相对较小的区域或只保留选定的区域。在运行过程中，如果电流X（K.）未包含在任何保留区域中，显式MPC返回一个次优你（K.),如下:

$你（ K. ） = F_{j} X （ K. ） + G_{j} ．$

这里，j为其边界约束为，H_jX（K.）≤.K._j，是最不受侵犯的。

实现

操作期间，为一给定X（K.），显式MPC控制器执行以下步骤：

验证X（K.）满足指定的范围，X_L.≤x（K.）≤.X_你．如果不是，控制器返回一个错误状态并设置你（K.）=你（K.-1）。
从地区开始一世= 1，一个接一个地测试区域以确定是否X（K.）属于。如果H_一世X（K.）≤.K._一世，然后X（K.）属于地区一世．如果X（K.）属于地区一世，然后控制器：
- 获得F_一世和G_一世从内存，并计算你（K.）=F_一世X（K.) +G_一世．
- 通过返回状态代码和索引来成功完成一世．
- 返回而不测试剩余区域。
如果X（K.)不属于地区一世，控制器：
- 计算违例项V._一世，这是载体的最大（正）组件（H_一世X（K.) - - -K._一世)．
- 如果V._一世是对此的最小违规行为X（K.），控制器组j=一世,集V._闵=V._一世．
- 控制器然后增量一世并测试下一个区域。
如果所有地区都经过测试和X（K.）不属于任何区域（例如，由于数值精确问题），控制器：
- 获得F_j和G_j从内存，并计算你（K.）=F_jX（K.) +G_j．
- 设置状态以指示次优处的解决方案和返回。