mpc的s-function实现

MPC（Model Predictive Control）是一种先进的控制方法，它可以优化系统的性能并考虑到约束条件。在Simulink中，可以使用S-Function将MPC算法集成到模型中。下面是一个简单的MPC S-Function的实现示例：

1. 首先，在MATLAB命令窗口中创建一个新的M文件，输入以下代码：

function [sys,x0,str,ts,simStateCompliance] = mpc_sfun(t,x,u,flag)
% MPC S-Function
% This S-function implements a simple MPC algorithm

switch flag
   case 0 % Initialization
      [sys,x0,str,ts,simStateCompliance]=mdlInitializeSizes();

   case 2 % Update
      sys=mdlUpdate(t,x,u);

   case 3 % Outputs
      sys=mdlOutputs(t,x,u);

   case 9 % Termination
      sys=mdlTerminate(t,x,u);

   otherwise
      % No other flags are needed
      sys=[];

end

%=============================================================================
% Initialization Function
%=============================================================================
function [sys,x0,str,ts,simStateCompliance]=mdlInitializeSizes()

% Set sizes of inputs and outputs
sizes = simsizes;
sizes.NumContStates  = 0;
sizes.NumDiscStates  = 0;
sizes.NumOutputs     = 1;
sizes.NumInputs      = 2;
sizes.DirFeedthrough = 1;
sizes.NumSampleTimes = 1;

% Set the sample time
ts = [0 0];

% Set the simulation state compliance to default
simStateCompliance = 'UnknownSimState';

% Initialize the system state
x0 = [];

% Set the name of the S-Function block
str = ['mpc_sfun'];

% Return the sizes, initial states, and sample time
sys = simsizes(sizes);

2. 接下来，在M文件中添加mdlUpdate函数的实现，该函数计算控制器的输出：

function sys=mdlUpdate(t,x,u)

% Get the current state of the plant
plant_state = u(1);

% Get the current setpoint
setpoint = u(2);

% Compute the control signal using MPC algorithm
control_signal = mpc_algorithm(plant_state, setpoint);

% Set the control signal as the output of the S-function
sys = control_signal;

在这个函数中，我们获取了系统的当前状态和设置点，并使用MPC算法计算控制信号。

3. 然后，在M文件中添加mdlOutputs函数的实现，该函数将控制器的输出发送到下游模块：

function sys=mdlOutputs(t,x,u)

% Set the control signal as the output of the S-function
sys = u(1);

在这个函数中，我们将控制信号设置为S函数的输出。

4. 最后，在M文件中添加mdlTerminate函数的实现，该函数在模拟结束时执行清理操作：

function sys=mdlTerminate(t,x,u)

% There is no cleanup needed for this S-function
sys = [];

在这个函数中，我们不需要执行任何清理操作。

5. 在S函数中实现mpc算法：

function control_signal = mpc_algorithm(plant_state, setpoint)

% MPC algorithm implementation
% ...

end

在这个函数中，我们实现MPC算法来计算控制信号。

完成上述步骤后，将M文件保存为mpc_sfun.m文件，并将其添加到Simulink模型中作为S函数。连接S函数的输入和输出，并设置模型参数以使用MPC算法。运行模型时，S函数将执行MPC算法并计算控制信号。