一阶纯滞后分段传递函数系统的模型预测控制matlab代码

资 源 简 介

一阶纯滞后分段传递函数系统的模型预测控制matlab代码

详 情 说 明

一阶纯滞后分段传递函数系统的模型预测控制在工业过程控制中具有典型应用价值。这类系统常见于化工、冶金等存在传输延迟的工艺流程。其核心难点在于处理纯滞后环节对系统动态特性的影响。

模型预测控制（MPC）通过滚动优化和反馈校正策略能够有效处理这类时滞系统。对于一阶纯滞后系统，首先需要建立包含滞后时间的离散状态空间模型。滞后时间通常转化为整数倍的采样周期，通过扩展状态向量将时滞环节纳入预测模型。

实施过程主要分为三个关键步骤：首先是系统辨识环节，通过实验数据拟合得到传递函数参数；其次是设计预测控制器，需要合理设置预测时域和控制时域长度；最后是实时控制阶段，在每个采样周期求解优化问题并实施首步控制量。

在Matlab实现时，Control System Toolbox和Model Predictive Control Toolbox提供了完整的函数支持。特别需要注意处理滞后环节时的状态预测方法，以及约束条件下的优化问题求解策略。对于分段传递函数系统，还需考虑不同工况下的模型切换逻辑。