在MATLAB中生成计算最优MPC移动的代码
这个例子展示了如何使用mpcmoveCodeGeneration命令生成C代码，以计算实时应用程序的最佳MPC控制动作。
控制器模拟后使用mpcmove,可以使用mpcmoveCodeGeneration使用优化的数据结构来模拟控制器，再现相同的结果。然后您生成一个具有相同输入和输出的可执行文件mpcmoveCodeGeneration．最后，使用生成的可执行文件模拟控制器，使用与所使用的相同的代码和数据结构mpcmoveCodeGeneration。
工厂模式
该工厂是一个单输入，单输出，稳定，二阶线性工厂。
Plant = tf(5，[1 0.8 3]);
设置1秒的采样时间，将植物转换为离散时间、状态空间形式，并指定零初始状态向量。
Ts = 1;工厂= ss (c2d(植物、Ts));x0 = 0(大小(plant.B, 1), 1);
MPC控制器设计
创建一个带有默认视界和指定采样时间的MPC控制器。
mpcobj = mpc(植物、Ts);
mpc对象的“PredictionHorizon”属性是空的。尝试PredictionHorizon = 10。mpc对象的"ControlHorizon"属性为空。假设2。- - - >“权重。mpc对象的操纵变量属性为空。假设默认的0.00000。- - - >“权重。mpc对象的操控变量率属性为空。假设默认的0.10000。 -->The "Weights.OutputVariables" property of "mpc" object is empty. Assuming default 1.00000.
指定控制器调优权重。
mpcobj.Weights.MV = 0;mpcobj.Weights.MVrate = 0.5;mpcobj.Weights.OV = 1;
指定受控变量和设备输出的初始约束。这些约束将在运行时更新。
mpcobj.MV.Min = 1;mpcobj.MV.Max = 1;mpcobj.OV.Min = 1;mpcobj.OV.Max = 1;
在线模拟约束变化mpcmove命令
在闭环仿真中，对约束条件进行更新并馈入mpcmove命令在每个控制间隔。
yMPCMOVE = [];uMPCMOVE = [];
设置模拟时间。
尖= 20;
初始化在线约束数据。
MVMinData = -0.2-[1 0.95 0.9 0.85 0.8 0.75 0.7 0.65 0.6 0.55 0.5．..0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1];MVMaxData = 0.2+[1 0.95 0.9 0.85 0.8 0.75 0.7 0.65 0.6 0.55 0.5．..0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1];OVMinData = -0.2-[1 0.95 0.9 0.85 0.8 0.75 0.7 0.65 0.6 0.55 0.5．..0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1];OVMaxData = 0.2+[1 0.95 0.9 0.85 0.8 0.75 0.7 0.65 0.6 0.55 0.5．..0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1];
初始化植物状态。
x = x0;
初始化MPC。请注意,xmpc是一个句柄对象，它指向控制器的当前(总是更新的)状态。
xmpc = mpcstate (mpcobj);
——>假设添加到测量输出通道#1的输出扰动为集成白噪声。——>”模式。mpc对象的Noise属性为空。假设每个测量输出通道上都有白噪声。
通过调用。运行一个闭环模拟mpcmove在一个循环中。
选择= mpcmoveopt;为ct = 1:圆形(尖/ Ts) + 1更新和储存工厂产量。y = plant.C * x;yMPCMOVE = [yMPCMOVE y];%更新约束。选项。MVMin = MVMinData (ct);选项。MVMax = MVMaxData (ct);选项。OutputMin = OVMinData (ct);选项。OutputMax = OVMaxData (ct);计算控制动作并存储设备输入。u = mpcmove (mpcobj xmpc y 1[],选项);uMPCMOVE = [uMPCMOVE u];更新植物状态。x =植物。* x + plant.B * u;结束
验证仿真结果mpcmoveCodeGeneration命令
为了准备从MATLAB生成计算最优控制动作的代码，建议使用mpcmoveCodeGeneration命令，然后使用codegen命令来自MATLAB编码器产品。
yCodeGen = [];uCodeGen = [];
初始化植物状态。
x = x0;
创建要使用的数据结构mpcmoveCodeGeneration使用getCodeGenerationData．
[coredata, statedata onlinedata] = getCodeGenerationData (mpcobj);
通过调用。运行一个闭环模拟mpcmoveCodeGeneration在一个循环中。
为ct = 1:圆形(尖/ Ts) + 1更新和储存工厂产量。y = plant.C * x;yCodeGen = [yCodeGen y];%更新在线数据中的测量输出。onlinedata.signals.ym = y;%更新在线数据中的引用。onlinedata.signals.ref = 1;%更新在线数据中的约束。onlinedata.limits.umin = MVMinData (ct);onlinedata.limits.umax = MVMaxData (ct);onlinedata.limits.ymin = OVMinData (ct);onlinedata.limits.ymax = OVMaxData (ct);%计算和存储控制动作。[u, statedata] = mpcmoveCodeGeneration (coredata, statedata onlinedata);uCodeGen = [uCodeGen u];更新植物状态。x =植物。* x + plant.B * u;结束
仿真结果与实际应用结果基本一致mpcmove．
t = 0: Ts:尖;图;次要情节(1、2、1)情节(t yMPCMOVE”——*’t yCodeGen“o”）;网格传奇(“mpcmove”，“codegen”)标题(“植物输出”次要情节(1、2、2)情节(t uMPCMOVE”——*’t uCodeGen“o”）;网格传奇(“mpcmove”，“codegen”)标题(控制器动作的）
生成MEX函数mpcmoveCodeGeneration命令
生成C代码mpcmoveCodeGeneration命令,可以使用codegen命令来自MATLAB编码器产品。在本例中，生成一个MEX函数mpcmoveMEX在MATLAB中再现仿真结果。您可以通过使用不同的集合来将代码生成目标更改为C/ c++静态库、动态库、可执行文件等coder.config设置。
的C代码mpcmoveCodeGeneration命令:
由于没有对输入参数执行数据完整性检查，因此必须确保所有输入数据具有正确的类型、维度和值。
您必须定义第一个输入参数，
mpcmove_struct，作为常数时使用codegen命令。第二个输入参数，
mpcmove_state，由命令更新并作为第二个输出返回。在大多数情况下，您不需要修改它的内容，只需在下一个控制间隔中将它传递回命令。唯一的例外是启用了自定义状态估计，在这种情况下，您必须使用此参数提供当前状态估计。
%检查MATLAB编码器许可证如果~许可证(“测试”，“MATLAB_Coder”) disp (运行此示例需要MATLAB编码器(TM)。）返回结束
生成墨西哥人的功能。
有趣的=“mpcmoveCodeGeneration”；funOutput =“mpcmoveMEX”；Cfg = coder.config (墨西哥人的）;Cfg。DynamicMemoryAllocation =“关闭”；codegen (“配置”Cfg,有趣,“o”funOutput,“参数”，．..{coder.Constant (coredata)、statedata onlinedata});
代码生成成功。
初始化数据存储。
yMEX = [];uMEX = [];
初始化植物状态。
x = x0;
使用getCodeGenerationData创建要使用的数据结构mpcmoveCodeGeneration．
[coredata, statedata onlinedata] = getCodeGenerationData (mpcobj);
通过调用生成的函数来运行一个闭环模拟mpcmoveMEX函数循环。
为ct = 1:圆形(尖/ Ts) + 1更新和存储工厂输出。y = plant.C * x;yMEX = [yMEX y];%更新在线数据中的测量输出。onlinedata.signals.ym = y;%更新在线数据中的引用。onlinedata.signals.ref = 1;%更新在线数据中的约束。onlinedata.limits.umin = MVMinData (ct);onlinedata.limits.umax = MVMaxData (ct);onlinedata.limits.ymin = OVMinData (ct);onlinedata.limits.ymax = OVMaxData (ct);%计算和存储控制动作。[u, statedata] = mpcmoveMEX (coredata, statedata onlinedata);uMEX = [uMEX u];更新植物状态。x =植物。* x + plant.B * u;结束
仿真结果与实际应用结果基本一致mpcmove．
图次要情节(1、2、1)情节(t yMPCMOVE”——*’t yMEX“o”)网格传奇(“mpcmove”，墨西哥人的)标题(“植物输出”次要情节(1、2、2)情节(t uMPCMOVE”——*’t uMEX“o”)网格传奇(“mpcmove”，墨西哥人的)标题(控制器动作的）
另请参阅
mpcmoveCodeGeneration|getCodeGenerationData
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