MPC建模- MATLAB & Simulink万博1manbetx - MathWorks América Latina - 万博1manbetx,s manbetx 845,万博尤文图斯

MPC建模

模型预测控制器使用对象、扰动和噪声模型进行预测和状态估计。MPC控制器中使用的模型结构如下图所示。

工厂模式

您可以在以下线性时不变（LTI）格式之一中指定工厂模型：

数字LTI模型-传递函数(特遣部队)，状态空间(党卫军), zero-pole-gain (zpk）
已识别的模型(需要系统识别工具箱™)中的难点（系统识别工具箱），idtf（系统识别工具箱），idproc（系统识别工具箱），和Idpoly.（系统识别工具箱）

MPC控制器使用具有无量纲输入和输出变量的离散时间、无延迟、状态空间系统执行所有估计和优化计算。因此，当您在MPC控制器中指定工厂型号时，如果需要，软件将执行以下操作:

转换为国家空间 -党卫军命令将提供的模型转换为LTI状态空间模型。
离散化或重新采样 - 如果模型采样时间与MPC控制器采样时间的不同（定义）Ts属性)时，会出现以下情况之一:
- 如果模型是连续时间的，则汇集命令使用控制器采样时间将其转换为离散时间LTI对象。
- 如果模型是离散时间的，则D2D.命令将其替代它以使用控制器采样时间生成离散时间LTI对象。
延迟移除 - 如果离散时间模型包括任何输入，输出或内部延迟，则吸收命令用适当数量的杆替换它们z= 0.，增加了离散状态的总数。的InputDelay，OutputDelay，和InternalDelay结果状态空间模型的属性均为零。
转换为无量纲输入和输出变量 - MPC控制器使您可以为每个工厂输入和输出变量指定比例因子。如果您未指定尺度因子，则默认为1．该软件将工厂的输入和输出变量转换为无量纲形式如下:

$\begin{matrix} x_{p} （ k + 1 ）＝ {一个}_{p} x_{p} （ k ） + B {年代}_{我} u_{p} （ k ） \\ y_{p} （ k ）＝ {年代}_{o}^{- 1} C x_{p} （ k ） + {年代}_{o}^{- 1} D {年代}_{我} u_{p} （ k ）． \end{matrix}$

在哪里一个_p，B，C，和D为步骤3中的常数零延迟状态空间矩阵，且:
- 年代_我是工程单位输入比值因子的对角线矩阵。
- 年代_o是工程单位输出尺度因子的对角线矩阵。
- x_p是来自工程单位的步骤3的状态矢量（包括任何吸收的延迟状态）。在状态变量上执行缩放。
- u_p是一个无量纲的植物输入变量向量，包括操纵变量、测量扰动和未测量的输入扰动。
- y_p是无因次的植物输出变量向量。
得到的工厂模型具有以下等同形式：

$\begin{matrix} x_{p} （ k + 1 ）＝ {一个}_{p} x_{p} （ k ） + B_{p u} u （ k ） + B_{p v} v （ k ） + B_{p d} d （ k ） \\ y_{p} （ k ）＝ C_{p} x_{p} （ k ） + D_{p u} u （ k ） + D_{p v} v （ k ） + D_{p d} d （ k ）． \end{matrix}$

在这里, $C_{p} ＝ {年代}_{o}^{- 1} C$ ，B_聚氨酯，B_光伏，和B_pd是相应的列废话_我．还，D_聚氨酯，D_光伏，和D_pd是相应的列 ${年代}_{o}^{- 1} D {年代}_{我}$ ．最后,u（k），v（k），和d（k)分别为无量纲操纵变量、测量扰动和未测量输入扰动。
MPC控制器强制的限制D_聚氨酯= 0.，这意味着控制器不允许从任何操纵变量到任何植物输出的直接馈通。

输入干扰模型

如果您的植物模型包括未测量的输入干扰，d（k)，输入扰动模型指定的信号类型和特征d（k)．看到控制器状态估计有关模型的更多信息。

的getindist命令提供对使用模型的访问。

输入扰动模型是影响以下控制器性能属性的关键因素:

由于未知的干扰或建模误差，当测量的工厂输出偏离预测轨迹时，对表观干扰的动态响应 - 控制器响应。

持续扰动的渐近抑制——如果扰动模型预测到持续扰动，控制器继续调整，直到被控对象的输出返回到期望的轨迹，模拟经典的积分反馈控制器。

可以将输入扰动模型提供为LTI状态空间(党卫军)，传递函数(特遣部队）或零杆增益（zpk）物体使用setinist.．MPC控制器将输入扰动模型转换为离散时间，无延迟，LTI状态空间系统，使用相同的步骤转换工厂模式．其结果是:

$\begin{matrix} x_{我 d} （ k + 1 ）＝ {一个}_{我 d} x_{我 d} （ k ） + B_{我 d} w_{我 d} （ k ） \\ d （ k ）＝ C_{我 d} x_{我 d} （ k ） + D_{我 d} w_{我 d} （ k ）． \end{matrix}$

在哪里一个_ID，B_ID，C_ID，和D_ID是恒定的状态空间矩阵，以及：

x_ID（k)是向量n_xid.≥0输入扰动模型状态。
d_k（k)是向量n_d无量纲未测量的输入干扰。
w_ID（k)是向量n_ID≥1虚无的白色噪声输入，假设具有零平均值和单位方差。

如果您不提供输入干扰模型，则控制器使用默认模型，该模型具有具有无量纲Unity Gain的集成商，添加到其输出。除非这样做，否则为每个未测量的输入干扰添加积分器将导致违反状态可观察性。在这种情况下，使用具有无量纲增益的静态系统。

输出扰动模型

输出干扰模型是更通用的输入干扰模型的特殊情况。它的产出，y_od（k），直接添加到植物输出中，而不是影响植物状态。输出干扰模型指定信号类型和特性y_od（k），它通常在实践中使用。看到控制器状态估计有关该模型的更多详细信息。

的Get推荐命令提供对使用中的输出干扰模型的访问。

您可以将自定义输出扰动模型指定为LTI状态空间(党卫军)，传递函数(特遣部队）或零杆增益（zpk）物体使用标题．使用相同的步骤工厂模式，MPC控制器将指定的输出干扰模型转换为离散时间，无延迟，LTI状态空间系统。其结果是:

$\begin{matrix} x_{o d} （ k + 1 ）＝ {一个}_{o d} x_{o d} （ k ） + B_{o d} w_{o d} （ k ） \\ y_{o d} （ k ）＝ C_{o d} x_{o d} （ k ） + D_{o d} w_{o d} （ k ）． \end{matrix}$

在哪里一个_od，B_od，C_od，和D_od是恒定的状态空间矩阵，以及：

x_od（k)是向量n_xod≥1输出干扰模型状态。
y_od（k)是向量n_y将无量纲输出扰动添加到无量纲工厂输出中。
w_od（k)是向量n_od虚无的白色噪声输入，假设具有零平均值和单位方差。

如果未指定输出干扰模型，则控制器使用默认模型，该模型具有包含无量纲Unity增益的集成商，添加到某些或全部输出。这些集成商根据以下规则添加：

对于未测量的设备输出，没有估计干扰，也就是说没有添加积分器。
为每个测量输出添加一个积分器，以减小输出权重。
- 对于时变权重，对于每个输出信道，考虑随时间随时间的绝对值的总和。
- 对于相等的输出权值，遵循输出向量中的顺序。
对于每个测量的输出，如果这样做会不会增加积分器会导致违反状态可观察性。相反，使用值为零的增益。

如果存在输入扰动模型，则控制器在构造默认输出扰动模型之前将任何默认积分器添加到该模型中。