MATLAB编程实现MPC控制器教程与视频演示

资源摘要信息:"本资源是一个关于MPC（模型预测控制）的MATLAB编程实现教程。该教程包含了用于学习和教学目的的MATLAB源代码文件和一个视频演示。具体来说，教程中包含三个主要的MATLAB脚本文件，分别用于处理不同的MPC控制器实现。文件名为：run_MPC_delta_u.m、run_MPC.m和run_MPC_SISO.m。其中，run_MPC_delta_u.m可能用于实现增量式MPC，run_MPC.m用于实现标准MPC，而run_MPC_SISO.m则可能针对单输入单输出（SISO）系统。此外，教程中还包含了一个视频文件，视频演示.mp4，为学习者提供了直观的操作演示，帮助他们理解如何在MATLAB环境中运行这些脚本文件。本教程适用于本科、硕士和博士等不同层次的教学和研究，要求使用MATLAB 2021a或更高版本，且运行时需要确保MATLAB的当前文件夹窗口与当前工程所在路径一致。" 知识点详细说明: 1. MPC控制器（模型预测控制）： MPC是一种先进的过程控制策略，它利用一个过程模型来预测未来的系统行为，并计算一个最优控制动作序列。这个动作序列通过优化目标函数和考虑系统动态及约束条件来求解。在每个控制周期，只实施序列中的第一步动作，然后整个过程在未来的时间点重复进行。MPC允许对过程操作的未来性能进行规划，并能够处理多变量系统的复杂性。 2. MATLAB编程实现： MATLAB是一个用于数值计算、可视化和编程的高级技术计算语言和交互式环境。MATLAB提供了一系列内置函数和工具箱，用于控制系统设计，包括MPC。在MATLAB中实现MPC，通常需要定义系统模型、设置预测模型、设定目标函数和约束条件，然后通过优化算法求解控制动作。该教程提供的脚本文件，将引导用户如何在MATLAB中编写代码以实现MPC控制器。 3. 适用于教学和研究： 该教程被特别指定为本科、硕士和博士学生的教学和研究材料，这意味着它覆盖了从基础到高级的MPC内容。对于教育和研究领域，了解和掌握MPC的MATLAB实现对于控制系统设计和分析至关重要。 4. 脚本文件功能说明： - run_MPC_delta_u.m：可能用于演示增量式MPC的实现，这种控制策略通常用于处理控制增量而非绝对控制动作，以提高控制的精确性和稳定性。 - run_MPC.m：是标准MPC的实现文件，用于常规多变量系统的控制。 - run_MPC_SISO.m：该文件针对单输入单输出系统进行MPC控制设计，简化了控制问题，易于理解和实现。 5. 视频演示.mp4： 教程中的视频演示为学习者提供了直观的指导，展示了如何在MATLAB环境中加载和运行上述脚本文件。观看操作录像视频，学习者可以跟随操作，更好地理解MPC的理论知识以及在MATLAB中的实际应用。 6. MATLAB版本要求及运行注意事项： 教程中明确指出，用户需要使用MATLAB 2021a或更高版本进行学习，这表明教程中的代码可能使用了该版本及以上版本的新增功能或特性。此外，教程还提醒用户在运行时必须确保MATLAB的当前文件夹窗口与当前工程所在路径一致，以避免路径错误导致的脚本运行失败。 通过该资源的学习，可以期望掌握MPC控制器的MATLAB实现方法，并能够在MATLAB环境中进行相关的模拟和测试。这对于控制系统的设计、分析以及最终在实际系统中的应用具有重要价值。