什么是次优解决方案？

模型预测控制（MPC）解决了每个控制间隔的二次编程（QP）问题。内置QP求解器使用迭代主动集算法，该算法对于MPC应用是有效的。然而，当存在约束时，没有办法预测需要多少求解器迭代来找到最佳解决方案。此外，在实时应用程序中，迭代的数量可以从一个控制间隔到下一个控制间隔大幅变化。在这种情况下，最坏情况的执行时间可以超过硬件平台上允许的限制，并由控制器采样时间确定。

通过在优化迭代的数量超过指定的最大值后，可以保证MPC控制器的最坏情况执行时间通过应用SubOltimal解决方案。要设置最坏情况的执行时间，首先通过在标称条件下尝试控制器来确定单个优化迭代所需的时间。然后，在每个控制间隔设置迭代次数的小上限。

默认情况下，当达到最大迭代次数时，MPC控制器不使用次优溶液。相反，控制器设置错误标志（status = 0.）并冻结其输出。通常，早期迭代中可用的解决方案足够好，但需要改进以找到最佳解决方案，这导致许多额外的迭代。

此示例显示如何配置MPC控制器以使用次优解决方案。次优解决方案是最终迭代可用的可行解决方案（如果需要，修改，以满足操作变量上的任何硬约束）。要确定次优解决方案是否为您的应用程序提供可接受的控制性能，请在操作范围内运行模拟。

定义工厂模型

工厂模型是一种稳定的随机产生的状态空间系统。它有10.状态，3.操纵变量（MV），和3.输出（OV）。

RNG（1234）;nx = 10;11月= 3;nmv = 3;植物= RSS（NX，NOV，NMV）;Plant.d = 0;ts = 0.1;

设计MPC控制器，具有MVS和OV的约束

为除了约束之外的所有控制器参数的默认值创建MPC控制器。指定对操作和输出变量的约束。

冗长= mpcverbosity（'离开'）;％暂时禁用命令行消息。mpcobj = MPC（植物，TS）;为了i = 1：nmv mpcobj.mv（i）.min = -1.0;mpcobj.mv（i）.max = 1.0;结尾为了i = 1：11月MPCobj.ov（i）.min = -1.0;mpcobj.ov（i）.max = 1.0;结尾

有关操纵和输出变量的同时约束需要相对大量的QP迭代来确定最佳控制序列。

用随机输出干扰模拟Matlab

首先，使用每个控制间隔中的最佳解决方案模拟MPC控制器。要专注于仅输出干扰抑制性能，请将输出参考值设置为零。

t = 5;n = t / ts + 1;r =零（11月1日）;simoptions = mpcsimopt（）;simoptions.outputnoise = 3 * Randn（n，nov）;[y，t，u，〜，〜，〜，状态] = sim（mpcobj，n，r，[]，simoptions）;

绘制每个控制间隔中使用的迭代次数。

图楼梯（状态）保持上标题（'迭代数量'）

最大数量的迭代是21个，平均值为5.8次迭代。

使用相同的设置创建MPC控制器，但配置它以使用SubOltimal解决方案。

mpcobjsub = mpcobj;mpcobjsub.optimizer.usesuboptimalsolution = true;

减少默认活动集QP求解器的最大迭代次数为少数。

mpcobjsub.optimizer.ActiveSetOptions.maxIterations = 3;

使用相同的输出干扰序列模拟第二控制器。

[YSUB，TSUB，USUB，〜，〜，〜，Statussub] = SIM（MPCobjsub，N，R，[]，SimOptions）;

绘制同一绘图上的每个控制间隔中使用的迭代次数。对于达到最大迭代次数的任何控制间隔，attussub.是零。在绘制结果之前，将这些间隔设置迭代次数3.。

statussub（statussub == 0）= 3;楼梯（Statussub）传奇（'最佳'那'suboptimal'）

最大数量的迭代现在是3，平均值为2.8迭代。

比较两个控制器的性能。使用次优溶液时，与最佳解决方案相比，控制性能没有显着恶化。

数字为了CT = 1：3子图（3,1，CT）绘图（T，Y（：，CT），T，YSUB（：，CT））结尾子图（3,1,1）标题（'输出'） 传奇（'最佳'那'suboptimal'）

对于实时应用，只要每个求解器迭代在硬件上少于30毫秒，最坏情况的执行时间就不会超过控制器采样时间（0.1秒）。通常，安全假设每个迭代使用的执行时间是常量的。

用随机输出干扰模拟Sim万博1manbetxulink

模拟Simulink®中的控制器。万博1manbetx

如果〜mpcchecktoolboxinstalled（'万博1manbetxsimulink'）disp（'万博1manbetxSimulink（R）需要运行此示例。'）返回结尾模型='mpc_suboptimalsolution';Open_System（型号）SIM（型号）

与在命令行仿真一样，每个控制间隔的平均QP迭代频率的数量减少而不会显着影响控制性能。

mpcverbosity（冗长）;％启用命令行消息。bdclose（模型）