MPC预测模型- MATLAB和Simulink - MathWo金宝apprks意大利 - 金宝app,下载188bet金宝搏,金宝搏官方网站

MPC预测模型

模型预测控制器使用植物、扰动和噪声模型进行预测和状态估计。描述了不同的信号类型MPC信号类型．MPC控制器中使用的模型结构如下图所示。

工厂模式

您可以用以下线性时不变(LTI)格式之一指定工厂模型:

数值LTI模型-传递函数(特遣部队)，状态空间(党卫军)，零极增益(zpk）
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),idpoly(系统识别工具箱)

MPC控制器使用具有无因次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，当你在MPC控制器中指定一个植物模型时，如果需要，软件会执行以下操作:

状态空间的转换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-如果模型采样时间不同于MPC控制器采样时间(定义于Ts属性)，则会发生以下情况之一:
- 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LTI对象。
- 如果模型是离散时间的，则d2d命令使用控制器采样时间对其重新采样以生成一个离散的LTI对象。
延迟消除-如果离散时间模型包括任何输入、输出或内部延迟，则absorbDelay命令将它们替换为适当数量的极点z= 0增加了离散状态的总数。的InputDelay，OutputDelay,InternalDelay结果状态空间模型的属性都为零。
转换为无因次输入和输出变量- MPC控制器使您能够为每个工厂输入和输出变量指定一个比例因子。如果不指定比例因子，则默认为1．该软件将工厂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,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例因子的对角矩阵。
- 年代_o是工程单位输出比例因子的对角矩阵。
- x_p是工程单元中步骤3的状态向量(包括任何吸收的延迟状态)。没有对状态变量进行缩放。
- u_p是无量纲植物输入变量的向量，包括操作变量、测量扰动和未测量输入扰动。
- y_p是无量纲植物输出变量的向量。
得到的植物模型具有以下等效形式:

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

在这里, $C_{p} ＝ {年代}_{o}^{- 1} C$ ，B_聚氨酯，B_光伏,B_pd对应的列是废话_我．同时,D_聚氨酯，D_光伏,D_pd对应的列是 ${年代}_{o}^{- 1} D {年代}_{我}$ ．最后,u（k)，v（k),d（k)分别为无量纲操作变量、测量扰动和未测量输入扰动。
MPC控制器执行的限制D_聚氨酯= 0，这意味着控制器不允许从任何被操纵变量直接馈电到任何工厂输出。

输入扰动模型

如果你的植物模型包含了未测量的输入干扰，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该模型的更多信息。

的getindist命令提供对正在使用的模型的访问。

输入扰动模型是影响以下控制器性能属性的关键因素:

对表观扰动的动态响应-由于未知扰动或建模错误，当测量设备输出偏离其预测轨迹时，控制器响应的特征。

持续扰动的渐近抑制-如果扰动模型预测持续扰动，控制器调整将继续，直到植物输出返回到其期望的轨迹，模拟经典的积分反馈控制器。

您可以提供输入扰动模型作为LTI状态空间(党卫军)，传递函数(特遣部队)，或零极增益(zpk)对象使用setindist．MPC控制器将输入扰动模型转换为一个离散的、无延迟的LTI状态空间系统，使用相同的步骤来转换工厂模式．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,D_id为常数状态空间矩阵，且:

x_id（k的向量n_xid≥0输入扰动模型状态。
d_k（k的向量n_d无量纲不可测输入扰动。
w_id（k的向量n_id≥1无量纲白噪声输入，假设均值为零，单位方差为零。

如果不提供输入扰动模型，则控制器使用默认模型，该模型在输出中添加无量纲单位增益的积分器。除非这样做会违反状态可观察性，否则为每个未测量的输入扰动添加一个积分器。在这种情况下，使用具有无因次单位增益的静态系统代替。

输出扰动模型

输出扰动模型是更一般的输入扰动模型的一种特殊情况。它的输出,y_od（k)，直接添加到工厂的输出，而不影响工厂的状态。输出扰动模型规定了信号的类型和特征y_od（k)，在实践中经常使用。看到控制器状态估计有关模型的更多详细信息。

的getoutdist命令提供对正在使用的输出扰动模型的访问。

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)，或零极增益(zpk)对象使用setoutdist．使用与。相同的步骤工厂模式， MPC控制器将指定的输出扰动模型转换为离散、无延迟、LTI状态空间系统。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,D_od为常数状态空间矩阵，且:

x_od（k的向量n_xod≥1输出扰动模型状态。
y_od（k的向量n_y将无量纲输出扰动添加到无量纲工厂输出中。
w_od（k的向量n_od无量纲白噪声输入，假设均值为零，单位方差为零。

如果不指定输出扰动模型，则控制器使用默认模型，该模型将无量纲单位增益加到部分或全部输出中。这些积分器的添加规则如下:

对于未测量的设备输出，没有估计干扰，即没有添加积分器。
对每个测量输出按输出权值递减的顺序增加一个积分器。
- 对于时变权重，考虑每个输出通道的绝对值随时间的和。
- 对于相等的输出权重，将遵循输出向量内的顺序。
对于每个测量的输出，如果这样做会导致违反状态可观察性，则不添加积分器。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。

测量噪声模型

控制器设计的一个目标是区分需要响应的扰动和应该忽略的测量噪声。测量噪声模型规定了预期的噪声类型和特征。看到控制器状态估计有关模型的更多详细信息。

使用与。相同的步骤工厂模式MPC控制器将测量噪声模型转换为离散、无延迟、LTI状态空间系统。结果是:

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

在这里,一个_n，B_n，C_n,D_n为常状态空间矩阵，且:

x_n（k的向量n_xn≥0噪声模型状态。
y_n（k的向量n_ym将无量纲噪声信号添加到无量纲测量的设备输出中。
w_n（k的向量n_n≥1无量纲白噪声输入，假设均值为零，单位方差为零。

如果你不提供一个噪声模型，默认是一个单位静态增益:n_xn= 0，D_n是一个n_ym——- - - - - -n_ym单位矩阵，和一个_n，B_n,C_n是空的。

对于一个货币政策委员会控制器对象,MPCobj，属性MPCobj.Model.Noise提供对测量噪声模型的访问。

请注意

的最小特征值 $D_{n} D_{n}^{T}$ 小于1x10⁸， MPC控制器加1x10⁴的对角线元素D_n．这种调整使成功的违约卡尔曼增益计算更有可能。