模型预测控制工具箱
モデル予測コントローラーの設計およびシミュレーション
模型预测控制工具箱™は,線形および非線形のモデル予測制御(MPC)を使用してコントローラーの設計およびシミュレーションを行うための関数,アプリ,仿真软件万博1manbetx®ブロックを提供します。このツールボックスを使用することで,プラントモデルや外乱モデル,ホライズン,制約,重みを指定できます。閉ループシミュレーションを実行することにより,コントローラーの性能を評価できます。
実行時に重みと制約を変化させることにより,コントローラーの挙動を調整できます。このツールボックスには,展開可能な最適化のソルバーが付属しています。また,カスタムのソルバーを使用することもできます。非線形プラントを制御するには,適応型MPC,ゲインスケジュール型MPC,および非線形MPCコントローラーを実装できます。サンプルレートが高速なアプリケーションについては,通常のコントローラーから陽的なモデル予測コントローラーを生成するか,近似解を実装できます。
ラピッドプロトタイピングや組み込みシステム実装(最適化ソルバーの展開など)については,このツールボックスを使用して,CコードやIEC 61131 - 3ストラクチャードテキストを生成することができます。
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MPCデザイナーアプリ
MPCコントローラーを対話的に設計するには,内部プラントモデルの定義と,ホライズン,重み,制約の調整を行います。シミュレーションシナリオを使用して,コントローラーの性能を検証します。複数のMPCコントローラーの応答を比較します。
万博1manbetx仿真软件でのMPCの設計
ツールボックスで提供されるMPC控制器ブロックやその他のブロックを使用して,仿真软件でMPCコン万博1manbetxトローラーをモデル化し,シミュレーションします。万博1manbetx仿真软件控制设计™を使用して仿万博1manbetx真软件モデルを平衡化および線形化することで,MPCコントローラー向けに内部線形時不変プラントモデルを計算し,プラント入力と出力のノミナル値を取得します。
MATLABでのMPC設計
コマンドライン関数を使用してMPCコントローラーを設計します。内部プラントモデルを定義し、重み、制約、および他のコントローラー パラメーターを調整します。閉ループシステムの応答をシミュレーションして、コントローラーの性能を評価します。
コマンドラインでMPCコントローラーを設計します。
事前に用意されているブロック
車間距離制御システムや車線逸脱防止支援システム,パス追従制御システムのブロックをADASアプリケーションの出発点として使用し,必要に応じてカスタマイズします。車載展開用のコードを事前に用意されているブロックから生成します。
事前に用意されている仿万博1manbetx真软件ブロックを使用して,車間距離制御システムを設計。
リファレンスアプリケーションの例
リファレンスアプリケーションの例を使用して,自動運転システムに必要なMPCコントローラーの設計と展開のワークフローを実施します。また,リファレンスアプリケーションの例では,システムのさまざまな部分を多様な忠実度でモデル化する方法を確認することもできます。
货币政策委员会線形
線形MPCコントローラーを設計するには,控制系统工具箱™の線形時不変(LTI)システムとして内部プラントモデルを指定するか,仿真软件控制设计で仿真软件モデルを線形化万博1manbetxします。また,系统辨识工具箱™を使用して,測定された入出力データから作成されたモデルをインポートすることもできます。
線形MPC設計の内部プラントモデルの指定。
適応型货币政策委员会
コマンドライン関数と适应性MPC控制器ブロックを使用して,適応型MPCコントローラーの設計およびシミュレーションを行います。実行時にプラントモデルを更新し,コントローラーの入力に指定します。漸近安定性が保証された組み込みの線形時変(LTV)カルマンフィルターを使用して,適応型モデル予測コントローラーで状態推定を行います。
ゲインスケジュール型MPC
多个MPC控制器ブロックによって,幅広い操作条件で非線形プラントを制御します。実行時にそれぞれの操作点とコントローラー間のスイッチに合わせて,MPCコントローラーを設計します。
多个MPC控制器ブロックを使用して,ゲインスケジュール型MPCコントローラーを設計します。
コントローラーのパラメーター
内部プラントモデルを定義したあと,サンプル時間,予測制御ホライズン,スケール係数,入力制約と出力制約,および重みを指定して,MPCコントローラーを設計します。また,このツールボックスでは,制約緩和や時変制約と重みもサポートされています。
MPCデザイナーアプリにおけるコントローラーのパラメーターの指定。
状態推定
組み込みの状態推定器を使用して,測定された出力からコントローラーの状態を推定します。また,カスタムのアルゴリズムで状態推定を行うこともできます。
カスタムの状態推定。
设计レビュー
MPCコントローラーで組み込みの診断関数を使用して,潜在的な安定性とロバスト性の問題を検出します。この診断結果を使用して,実行時の故障を回避できるように,設計中にコントローラーの重みと制約を調整します。
設計レビューレポートの推奨事項に基づき,コントローラーの設計を改善。
実行時パラメーターの調整
MPCコントローラーの重みと制約を調整して,再設計や再実装をせずに実行時の性能を最適化します。MATLAB®と仿万博1manbetx真软件の両方で,実行時のコントローラー調整を行います。
実行時の重みと制約の調整。
実行時の性能の監視
最適化ステータス信号にアクセスし,最適化の収束に失敗する希有な状況を検出します。この情報を使用して,バックアップの制御戦略について判断します。
コントローラーの故障をリアルタイムに検出。
陽的MPC
陰的MPC設計から陽的MPCコントローラーを生成し,実行を高速化します。メモリーフットプリントの削減のため,生成された陽的MPCコントローラーを単純化します。
事前設計済みの陰的コントローラーから陽的MPCコントローラーを生成。
最適化と近似(準最適)解での実行時間を比較。
最適化計画
非線形コストまたは非線形制約を持つ非線形モデルが必要な最適化計画アプリケーションには,非線形のMPCコントローラーを使用します。
非線形MPCを使った飛行ロボットの軌跡最適化と制御
フィードバック制御
非線形コストと非線形制約に基づき,非線形プラントの閉ループ制御をシミュレーションします。既定では,非線形MPCコントローラーで优化工具箱™を使用して,非線形計画法の問題を解決します。また,独自のカスタム非線形ソルバーを指定することもできます。
発熱化学反応器の非線形モデル予測制御。
経済的MPC
経済的MPCコントローラーを設計し,任意の非線形制約に基づき,任意のコスト関数向けにコントローラーを最適化します。線形または非線形予測モデル,カスタムの非線形コスト関数,およびカスタムの非線形制約を使用できます。
エチレンオキシド製造の経済的MPC制御。
MATLABと仿真万博1manbetx软件を使ったコード生成
万博1manbetx仿真软件でMPCコントローラーを設計するか,仿真软件编码器™または仿真软件PLC编码器™をそれぞれ使用して,CコードとIEC 61131 - 3ストラクチャードテキストを生成します。MATLAB编码器™を使用してMATLABでCコードを生成し,リアルタイム制御に展開します。または,MATLAB编译器™を使用して,MPCコントローラーをスタンドアロンアプリケーションとしてパッケージ化し,共有することもできます。
MPC控制器ブロックからCコードを生成。
組み込みのソルバー
組み込みプロセッサ上で効率的に実装するために,提供されている有効制約法および内点二次計画法(QP)ソルバーからコードを生成します。非線形問題については,优化工具箱の逐次二次計画法(SQP)ソルバーを使用して,シミュレーションとコード生成を行います。生成したコードを任意の数のプロセッサに展開します。
組み込みのソルバー。
カスタムソルバー
Embotechの部队PRO QPと非線形計画法(NLP)ソルバーを使用して,線形および非線形MPCコントローラーのシミュレーションとコード生成を行います。また,カスタムのQPソルバーやNLPソルバーを使用して,シミュレーションやコード生成を行うこともできます。
カスタムのQPソルバーによるシミュレーションとコード生成。
