mpc算法matlab

MPC (Model Predictive Control) 是一种基于模型的控制方法，常用于工业过程控制和自动驾驶等领域。Matlab 提供了强大的工具箱来实现 MPC 算法。

在 Matlab 中，你可以使用 MPC 工具箱来实现 MPC 算法。首先，你需要创建一个 MPC 控制器对象，指定系统模型、控制目标和约束等参数。然后，使用该控制器对象对系统进行控制。

以下是一个简单的示例代码，演示如何在 Matlab 中使用 MPC 工具箱实现 MPC 控制算法：

% 系统模型
Ts = 0.1;  % 采样时间
sys = tf([0.2], [1, -0.8], Ts);  % 一个简单的一阶离散系统

% 创建 MPC 控制器对象
mpcobj = mpc(sys, Ts);  % 使用默认参数创建 MPC 控制器

% 设置控制目标
setpoints = [1; 0.5; -0.5];  % 控制目标
weights = [1, 1, 1];  % 目标权重
mpcobj.Model.Nominal.U = 0;  % 输入变量的初始值
mpcobj.Model.Nominal.Y = 0;  % 输出变量的初始值
mpcobj.Model.Nominal.X = 0;  % 状态变量的初始值
mpcobj.Optimizer.Weights.OutputVariables = weights;
mpcobj.Optimizer.Setpoint = setpoints;

% 设置约束
mpcobj.MV.Min = -1;  % 输入变量的最小值
mpcobj.MV.Max = 1;  % 输入变量的最大值
mpcobj.OV.Min = -2;  % 输出变量的最小值
mpcobj.OV.Max = 2;  % 输出变量的最大值

% 控制系统
T_sim = 20;  % 模拟时间
N_sim = T_sim / Ts;  % 模拟步数
u = zeros(N_sim, 1);  % 输入变量
y = zeros(N_sim, 1);  % 输出变量

for k = 1:N_sim
    % 测量输出变量
    y(k) = sys.OutputDelay * mpcobj.Model.Nominal.Y + sys.InputDelay * mpcobj.Model.Nominal.U + sys.Denominator{1}(2:end) * y(max(k-1,1):k-1);
    
    % 更新测量值
    mpcobj.Model.Nominal.Y = y(k);
    mpcobj.Model.Nominal.X = y(k);
    
    % 计算控制指令
    u(k) = mpcobj(mpcobj.Model.Nominal.Y, setpoints);
    
    % 执行控制指令
    y(k+1) = sys.OutputDelay * u(k) + sys.InputDelay * mpcobj.Model.Nominal.U + sys.Denominator{1}(2:end) * y(k:max(k-1,1));
    mpcobj.Model.Nominal.U = u(k);
end

% 可视化结果
t = (0:N_sim-1) * Ts;
plot(t, y, 'b--', 'LineWidth', 2);
hold on;
plot(t, setpoints(1)*ones(size(t)), 'r-', 'LineWidth', 2);
plot(t, setpoints(2)*ones(size(t)), 'g-', 'LineWidth', 2);
plot(t, setpoints(3)*ones(size(t)), 'm-', 'LineWidth', 2);
xlabel('时间');
ylabel('输出变量');
legend('实际输出', '目标1', '目标2', '目标3');

这个示例代码演示了如何使用 MPC 控制器对象对一个简单的一阶离散系统进行控制，并在模拟时间内达到给定的控制目标。

希望这个示例能帮助你入门 MPC 算法在 Matlab 中的实现。如有更多问题，请随时提问！