显式MPC设计工作流- MATLAB & Simulink - MathWorks意大利金宝app - 金宝app,下载188bet金宝搏,金宝搏官方网站

为显式MPC设计工作流

要创建显式MPC控制器，必须首先设计一个传统的(隐式)MPC控制器。然后根据传统控制器设计生成显式MPC控制器。

传统(隐式)MPC设计

首先为您的应用程序设计一个传统的(隐式)MPC，并在模拟中测试它。主要考虑事项如下:

由模型预测控制工具箱™软件生成的明确的MPC控制律是这样的，被操纵的变量向量是以下变量的分段函数:
- n_xc控制器状态变量(设备、扰动和测量噪声模型状态)。
- n_y(≥1)输出参考值n_y是植物输出变量的数量。
- n_v(≥0)测量的植物干扰信号。
因此，在创建显式MPC控制器之前，必须将所有其他MPC设计参数固定为特定的值。固定参数包括预测模型(设备、扰动和测量噪声)、尺度因子、视界、惩罚权重、操纵可变目标和约束边界。
有关设计传统MPC控制器的信息，请参见控制器创建．
有关调优传统MPC控制器的信息，请参见细化．
显式MPC不支持参考和测量扰动预览。金宝app在每个控制间隔，电流n_y参考和n_v测量的扰动信号适用于整个预测范围。
为了限制显式MPC所需的区域数量，只包括必要的约束。
- 当对操纵变量(MV)包含约束时，使用短控制水平或MV阻塞。看到选择采样时间和范围,操纵变量阻塞．
- 避免对工厂产量的限制。如果这样的约束是必要的，考虑将其强加于选定的预测水平步骤，而不是整个预测水平。
为每个变量建立上界和下界n_x＝n_xc+n_y+n_v独立变量。你可能知道一些先验的边界。但是，您必须运行至少记录的模拟n_xc当系统在预期条件范围内运行时，控制器处于状态。重要的是不要低估这个范围，因为在这个范围之外的自变量没有明确的MPC控制函数。
有关指定边界的信息，请参见generateExplicitRange．
有关模拟传统MPC控制器的信息，请参见模拟．

显式MPC生成

在MPC设计参数不变的情况下n_x控制律自变量的上下界，即

$x_{l} \leq x （ k ） \leq x_{u} ，$

的generateExplicitMPC命令决定n_r地区。这些区域中的每一个都由一个不等式约束和相应的控制律常数定义:

$\begin{matrix} H_{我} x （ k ） \leq K_{我} ，我＝ 1 来 n_{r} \\ u （ k ）＝ F_{我} x （ k ） + G_{我} ，我＝ 1 来 n_{r} \end{matrix}$

的explicitMPC对象包含常量H_我，K_我，F_我,G_我对于每个区域。显式MPC控制器对象还保存原始(隐式)设计和自变量边界。只要x（k)保持在指定的范围内，你保留所有n_r区域，显式MPC对象提供相同的最佳MV调整，u（k)，作为等效的隐式MPC对象。

有关显式MPC的详细信息，请参见[1]．有关显式MPC控制器如何生成的详细信息，请参见[２]．

显式MPC简化

即使是相对简单的显式MPC控制器也可能需要许多区域(n_r>> 100)完全表征QP溶液。如果区域数量较多，可以考虑以下几点:

方法可视化解决方案plotSection命令。
使用简化命令减少区域数量。有时，这种减少对控制律最优性没有(或可以忽略不计)影响。例如，相邻区域对可能使用本质上相同的方法F_我而且K_我常量。如果是这样，并且两个区域的并集形成凸集，则可以将它们合并为单个区域。
或者，您可以删除相对较小的区域或只保留选定的区域。操作期间，只要x（k)保持在指定的范围内，如果当前x（k)不包含在任何保留区域中，显式MPC返回次优u（k)，详情如下:

$u （ k ）＝ F_{j} x （ k ） + G_{j} ．$

在这里,j为其边界约束为，H_jx（k)≤K_j，是最不受侵犯的。有关详细信息，请参阅下面的部分。

实现

在操作过程中，对于给定的x（k)，显式MPC控制器执行以下步骤:

验证x（k)满足指定的边界，x_l≤x (k)≤x_u．如果不是，控制器返回一个错误状态并设置u（k) =u（k1)。
从区域开始我= 1时，逐个测试区域，判断是否x（k)属于。如果H_我x（k)≤K_我,然后x（k)属于地区我．如果x（k)属于地区我，则控制器:
- 获得F_我而且G_我从记忆，并计算u（k) =F_我x（k) +G_我．
- 通过返回状态码和索引来表示成功完成我．
- 返回而不测试其余区域。
如果x（k)不属于该地区我，控制器:
- 计算违例项v_我的最大(正)分量。H_我x（k) - - -K_我）.
- 如果v_我这是最低限度的违规吗x（k)，控制器设置j＝我，和集合v_最小值＝v_我．
- 然后控制器增量我并测试下一个区域。
如果所有区域都测试过了x（k)不属于任何区域(例如，由于数值精度问题)，控制器:
- 获得F_j而且G_j从记忆，并计算u（k) =F_jx（k) +G_j．
- 设置状态以指示次优解决方案并返回。