定义直流伺服电机模型

的mpcmotormodel函数返回示例所需的工厂模型。中定义了线性开环动力学模型植物．的变量τ是最大允许扭矩，这将被用作输出约束。

[plant,tau] = mpcmotormodel;

展示植物的基本特征。

大小(植物)潮湿(植物)

具有2个输出、1个输入和4个状态的状态空间模型。极点阻尼频率时间常数(rad/秒)(秒)8.23e-16 -1.00e+00 8.23e-16 -1.22e+15 -7.05e-01 + 7.31e+00i 9.59e-02 7.35e+00 1.42e+00 -7.05e-01 - 7.31e+00i 9.59e-02 7.35e+00 1.42e+00 -9.79e+00 1.00e+00 9.79e+00 1.02e-01

装置控制输入为直流电压，四个状态变量为负载和电机轴的角位置和速度。可测量的输出是负载的角位置。第二个输出，扭矩，是不可测量的。有关更多信息，请参见位置伺服机构的MPC控制器设计．

指定MPC控制器的输入和输出信号类型。

植物= setmpcsignals(植物，“MV”, 1“莫”, 1“UO”2);

指定MV约束

被操纵的变量被限制在+/- 220伏之间。由于工厂输入和输出具有不同的数量级，您还可以使用比例因子来促进MPC调优。比例因子的典型选择是上限/下限或操作范围。

MV = struct(“最小值”, -220,“马克斯”, 220,“ScaleFactor”, 440);

指定OV约束

+|tau|和-|tau|的扭矩约束仅在前三个预测步骤中施加。还要为两个输出(负载角度和扭矩)指定一个比例因子。

OV = struct(“最小值”,{负无穷变化,τ,τ;τ;负)},.．.“马克斯”,{正无穷,τ;τ,τ;正]},.．.“ScaleFactor”,{2π* 2 *τ});

指定调优权重

控制任务是为角位置获取零跟踪偏移。由于只有一个操纵变量，因此通过将轴扭矩的权重设置为零，允许轴扭矩在其约束范围内浮动。

权重= struct(“MV”，0,“MVRate”, 0.1,机汇的, 0.1 [0]);

创建MPC控制器

创建具有采样时间的MPC控制器Ts，预测视界10步骤，并控制地平线2步骤。

Ts = 0.1;mpcobj = mpc(plant,Ts,10,2,Weights,MV,OV);

计算闭环直流增益矩阵

计算闭环的稳态输出灵敏度。零值意味着被测量的设备输出可以跟踪所需的输出参考设定值。

cloffset (mpcobj)

——>转换模型到离散时间。假设测量的输出通道1没有任何扰动。——>”模式。“噪音”属性为空。假设每个测量输出都有白噪声。Ans = 0

使用模拟控制器sim卡函数

使用sim卡函数，在MATLAB中模拟线性植物模型的闭环控制。

disp (“现在模拟名义闭环行为”）;Tstop = 8;%秒Tf = round(Tstop/Ts);%模拟迭代r = [pi*ones(Tf,1) 0 (Tf,1)];%参考信号[y1,t1,u1] = sim(mpcobj,Tf,r);

现在模拟名义闭环行为

阴谋的结果。

Subplot (3,1,1) stairs(t1,y1(:，1)) hold住在楼梯(t1, r (: 1))从标题(角位置的) subplot(3,1,2) stairs(t1,y1(:，2))“扭矩”) subplot(3,1,3) stairs(t1,u1) title(“电压”）

使用Simulink进行模拟金宝app

在Simulink中模拟闭环。金宝appMPC Controller块配置为使用mpcobj作为控制器。

mdl =“mpc_motor”；open_system (mdl) sim (mdl)

闭环响应与MATLAB仿真结果一致。

参考文献

[1] A. Bemporad和E. Mosca，“利用引用管理实现不确定线性系统中的硬约束”，自动化，第34卷，no。4，页451-461,1998。

bdclose (mdl)