在MATLAB中生成计算最优MPC动作的代码
控件的使用方法mpcmoveCodeGeneration命令生成C代码来计算实时应用的最优MPC控制动作。
工厂模式
该装置为单输入、单输出、稳定的二阶线性装置。
Plant = tf(5，[1 0.8 3]);
将对象转换为离散时间、状态空间形式，并指定一个零初始状态向量。
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野的MPC控制器。
mpcobj = mpc(植物、Ts);
——> mpc对象的“PredictionHorizon”属性为空。尝试PredictionHorizon = 10。mpc对象的“ControlHorizon”属性是空的。假设2。- - - >“权重。操控变量的“mpc”对象的属性为空。假设默认的0.00000。- - - >“权重。“mpc”对象的属性为空。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;
指定控制变量和工厂输出的初始约束。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，对约束条件进行了更新，并将其反馈到mpcmove指令在每个控制间隔。
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。
xmpc = mpcstate (mpcobj);
假设在测量输出通道#1上添加的输出扰动是集成白噪声。——>”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仿真mpcmove在一个循环中。
选择= mpcmoveopt;为ct = 1:圆形(尖/ Ts) + 1更新和存储工厂产量。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。u = mpcmove (mpcobj xmpc y 1[],选项);%更新和存储工厂状态。x =植物。* x + plant.B * u;uMPCMOVE = [uMPCMOVE 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，建议用mpcmoveCodeGeneration命令，然后使用codegen命令从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仿真mpcmoveCodeGeneration在一个循环中。
为ct = 1:圆形(尖/ Ts) + 1更新和存储工厂产量。y = plant.C * x;yCodeGen = [yCodeGen y];在在线数据中更新测量输出。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);%计算控制动作。[u, statedata] = mpcmoveCodeGeneration (coredata, statedata onlinedata);%更新和存储工厂状态。x =植物。* x + plant.B * u;uCodeGen = [uCodeGen u];结束
仿真结果与实际应用结果一致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命令从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。你可以将代码生成目标更改为C/ c++静态库、动态库、可执行库等，通过使用不同的一组coder.config设置。
的C代码生成时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。
你必须定义第一个输入参数，
mpcmove_struct，在使用the时作为常量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，您不需要修改其内容，只需在下一个控制间隔中将其传递回命令。唯一的例外是启用自定义状态估计时，在这种情况下，您必须使用此参数提供当前状态估计。
如果~许可证(“测试”，“MATLAB_Coder”) disp (“需要MATLAB编码器(TM)运行这个例子。”）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闭环仿真mpcmoveMEX循环中的函数。
为ct = 1:圆形(尖/ Ts) + 1%更新和存储工厂输出。y = plant.C * x;yMEX = [yMEX y];在在线数据中更新测量输出。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);%计算控制动作。[u, statedata] = mpcmoveMEX (coredata, statedata onlinedata);%更新并存储工厂状态。x =植物。* x + plant.B * u;uMEX = [uMEX u];结束
仿真结果与实际应用结果一致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
getCodeGenerationData|mpcmoveCodeGeneration
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