植物模型

该工厂包含两个群众，M1型和平方米连接到两个弹簧。与弹簧常数的弹簧K1拉质量M1型到右侧，并与弹簧常数的弹簧K2拉质量平方米在左边。操纵变量是一个拉力质量M1型到左侧，示出如下面图中的红色箭头。

直到他们碰撞两个群众自由移动。碰撞是缺乏弹性的，与群众贴在一起，直到在施加的力的变化将它们隔开。因此，也有不同的动力系统的两种操作条件。

控制目标是使M1型跟踪参考信号，在上一张图像中显示为蓝色三角形。只有M1型还有一个接触传感器可用于反馈。

定义模型参数。

M1=1；群众％M2=5；k1=1；%弹簧常数k2=0.1；b1=0.3；%摩擦系数B2 = 0.8;yeq1 = 10;%壁挂位置是2=-10；

为质量不接触时创建状态空间模型；即当质量M1型被自由移动。

A1=[0 1；-k1/M1-b1/M1]；b1=[0；-1/M1 k1*yeq1/M1]；C1=[1 0]；D1=[0]；sys1=ss（A1，b1，C1，D1）；sys1=setmpcsignals（sys1，'中压'1，'总经理'，2）;

为连接体量时创建状态空间模型。

A2=[0 1；-（k1+k2）/（M1+M2）-（b1+b2）/（M1+M2）]；b2=[0；-1/（M1+M2）（k1*yeq1+k2*yeq2）/（M1+M2）]；C2=[1 0]；D2=[0]；sys2=ss（A2、b2、C2、D2）；sys2=setmpcsignals（sys2，'中压'1，'总经理'，2）;

对于这两种型号：

设计MPC控制器

设计每个工厂的车型之一MPC控制器。两个控制器是除了它们的内部预测模型是相同的。

定义相同的采样时间，Ts公司，预测范围，第页，以及控制范围，米，两个控制器。

TS = 0.2;P = 20;M = 1;

为每个工厂模型默认MPC控制器。

MPC1=mpc（sys1，Ts，p，m）；MPC2=mpc（sys2，Ts，p，m）；

-->“那”权重.操纵变量“mpc”对象的属性为空。假设默认值为0.00000。-->“那”权重。操纵变量日期“mpc”对象的属性为空。假设默认值为0.10000。-->“那”权重。输出变量“mpc”对象的属性为空。假设默认值为1.00000。-->“那”权重.操纵变量“mpc”对象的属性为空。假设默认值为0.00000。-->“那”权重。操纵变量日期“mpc”对象的属性为空。假设默认值为0.10000。-->“那”权重。输出变量“mpc”对象的属性为空。假设默认值为1.00000。

限定用于操作变量的约束。由于所施加的力不能改变方向，设置下限为零。此外，设置变化的输入力的最大速率。这些约束是两个控制器是相同的。

MPC1.MV =结构（'最小'，0，'最大'，30岁，'RateMin'，-10，'RateMax'，10）;MPC2.MV = MPC1.MV;

模拟增益调度控制器

使用MPC控制器封锁。

打开Simulin金宝appk模型。

MDL ='mpc_switching'；开放式系统（mdl）

在该模型中，地下M1子系统模拟块的运动M1型，无论是自由移动还是连接到平方米.大众M2子系统模拟质量M2的当它被自由移动的运动。模式选择和速度复位子系统坐标群众的碰撞和分离。

该模型包含开关逻辑，用于检测M1型和平方米是相同的。将得到的开关信号连接到所述转换多个MPC控制器块的输入端口，并控制哪个MPC控制器处于活动状态。

指定每个质量的初始位置。

y1initial=0；y2initial=10；

要指定增益调度控制器，请双击“多个MPC控制器”块。在“块参数”对话框中，将控制器指定为控制器名称的单元数组。通过将每个控制器的状态指定为{ '[]，'[]“}.

点击好 啊.

运行模拟。

sim卡（mdl）

-->将模型转换为离散时间。-->假设被测输出信道#1的输出干扰为积分白噪声。-->“那”模型噪声“mpc”对象的属性为空。假设每个测量输出通道上有白噪声。-->将模型转换为离散时间。-->假设被测输出信道#1的输出干扰为积分白噪声。-->“那”模型噪声“mpc”对象的属性为空。假设每个测量输出通道上有白噪声。-->将模型转换为离散时间。-->假设被测输出信道#1的输出干扰为积分白噪声。-->“那”模型噪声“mpc”对象的属性为空。假设每个测量输出通道上有白噪声。

要查看仿真结果，请打开信号范围。

open_system（[MDL“/信号”]）

最初，MPC1移动质量M1型参考设定点。大约13秒，平方米与碰撞M1型. 开关信号从1变为2，从而将控制切换为MPC2.

碰撞移动M1型远离它的设定值和MPC2很快返回组合群众的参考点。

在随后的基准信号转变，当群众分离和碰撞多元MPC控制器块之间切换MPC1和MPC2因此。其结果是，组合的群众中迅速沉降到参考点。

与单MPC控制器的比较

为了证明使用两个MPC控制器此应用程序的好处，模拟仅使用系统MPC2.

改变MPC1匹配MPC2.

MPC1保存=MPC1；MPC1=MPC2；

运行模拟。

sim卡（mdl）

当群众没有联系，MPC2施加过大的力，因为它需要更大的质量。这种激进的控制行为会产生振荡行为。一旦质量连接起来，控制性能就会提高，因为控制器就是针对这种情况设计的。

或者，改变MPC2匹配MPC1当质量块相连时，会导致控制动作迟缓和沉降时间过长。

套MPC1回到原来的配置。

MPC1=MPC1保存；

建立明确的MPC控制器

为了减少在线计算量，你可以为每个操作条件明确MPC控制器，并使用实现增益定明确的MPC控制多个显式MPC控制器封锁。有关明确的MPC控制器的更多信息，请参阅显式MPC.

要创建显式MPC控制器，首先定义控制器状态、输入信号和参考信号的工作范围。

使用相应的传统的控制器创建显式MPC范围对象，MPC1.

范围= generateExplicitRange（MPC1）;

指定控制器状态范围。都MPC1和MPC2包含以下状态：

如果可能的话，利用你对工厂的知识来定义状态范围。例如，第一个状态对应于M1型，范围在-10到10之间。

当状态与物理参数（例如输出扰动模型状态）不对应时，设置状态变量的范围可能很困难。在这种情况下，使用带有典型参考和干扰信号的仿真来收集距离信息。对于此系统，您可以激活可选的估计状态输出多个MPC控制器块，并使用作用域查看估计状态。模拟控制器响应时，使用覆盖预期工作范围的参考信号。

定义基于估计状态的范围明确MPC控制器状态范围。

范围.State.Min（：）=[-10；-8；-3]；range.State.Max范围.State.Max（：）=[10；8；3]；

限定用于参考信号的范围内。选择比所述更小的参照范围M1型位置范围。

范围.Reference.Min=-8个；range.Reference.Max范围.Reference.Max=8个；

使用所定义的MV约束指定控制变量范围。

range.manipledvariable.Min范围.manipledvariable.Min=0；range.manipledvariable.Max范围.manipledvariable.Max=30个；

定义被测干扰信号的范围。由于测量的干扰是恒定的，所以在恒定值周围指定一个小范围，1个.

量程测量干扰最小值=0.9；量程测量干扰最大值=1.1分；

创建一个显式MPC控制器，该控制器与MPC1使用指定的范围对象。

expMPC1=生成explicitmpc（MPC1，范围）；

发现/未探测区域：4/0

创建一个显式MPC控制器，该控制器与MPC2. 自从MPC1和MPC2在相同的状态和输入范围上操作，并且具有相同的约束，您可以使用相同的范围对象。

expMPC2=生成explicitmpc（MPC2，范围）；

发现/未探测区域：5/0

通常，不同控制器的显式MPC范围可能不匹配。例如，控制器可以具有不同的约束或状态范围。在这种情况下，为每个控制器创建一个单独的显式MPC range对象。

验证明确MPC控制器

在实现增益调度显式MPC之前，验证每个显式MPC控制器的性能是一个很好的实践。例如，要比较MPC1和expMPC1使用模拟每个控制器的闭环响应SIM卡.

r=[零（30,1）；5*1（160,1）；-5*1（160,1）]；[Yimp，Timp，Uimp]=sim（mpc1350，r，1）；[是xp，Texp，Uexp]=sim（expmpc1350，r，1）；

-->将模型转换为离散时间。-->假设被测输出信道#1的输出干扰为积分白噪声。-->“那”模型噪声“mpc”对象的属性为空。假设每个测量输出通道上有白噪声。

比较两个控制器的工厂输出和操作变量序列。

图副区（2,1,1）图（TIMP，Yimp，“b-”，Texp，是xp，'R--'）网格在xlabel公司('时间')伊拉贝尔('输出'）标题（'显式MPC验证')传说('隐式MPC','显式MPC')子地块（2,1,2）图（Timp，Uimp，“b-”，文本，Uexp，'R--'）网格在伊拉贝尔('中压')xlabel公司('时间')

隐式和显式控制器的闭环响应和操纵变量序列相匹配。类似地，您可以验证expMPC2反对MPC2.

如果隐性和显性控制器的响应不匹配，调整明确MPC范围，并创建一个新的明确的MPC控制器。

模拟增益调度显式MPC

为了实现增益定明确的MPC控制，更换多个MPC控制器与多个明确MPC控制器块阻塞。

扩展模型='mpc_switching_explicit';open_system（expModel）

要指定显式MPC控制器，请双击“多个显式MPC控制器”块。在“块参数”对话框中，将控制器指定为控制器名称的单元数组。通过将每个控制器的状态指定为{ '[]，'[]“}.

点击好 啊.

如果先前验证了显式MPC控制器，则替换和配置多个显式MPC控制器块应产生与多个MPC控制器块相同的结果。

运行模拟。

SIM（expModel）

要查看仿真结果，请打开信号范围。

打开系统（[expModel“/信号”]）

增益调度显式MPC控制器提供与增益调度隐式MPC控制器相同的性能。

bdclose（'所有')