基于MATLAB的非线性模型预测控制系统设计与仿真

资 源 简 介

本项目利用MATLAB实现非线性模型预测控制算法，涵盖非线性系统建模、控制器设计、仿真验证等环节，通过滚动优化和反馈校正提升复杂系统的控制性能。

详 情 说 明

基于MATLAB的非线性模型预测控制系统设计与仿真

项目介绍

本项目基于MATLAB平台实现了非线性模型预测控制（NMPC）算法，通过建立非线性系统模型，结合优化算法进行滚动优化和反馈校正，实现了对复杂非线性系统的实时控制。项目包含系统建模、控制器设计、仿真验证等完整模块，支持用户自定义系统参数和约束条件，并提供可视化界面展示控制效果。

功能特性

• 非线性系统建模：支持多种非线性系统的数学建模
• 滚动优化：实现基于当前状态的实时优化控制
• 状态估计：结合系统模型进行状态预测和校正
• 参数可配置：支持用户自定义系统参数和约束条件
• 可视化展示：提供控制过程动画和性能指标图表

使用方法

1. 设置系统状态变量初始值（如位置、速度等）
2. 输入参考轨迹数据（目标曲线或设定点）
3. 配置系统参数（如质量、阻尼系数等）
4. 设定约束条件（控制量上下限、状态约束等）
5. 运行仿真并查看结果

系统要求

• MATLAB R2018b或更高版本
• Optimization Toolbox
• Control System Toolbox

文件说明

主程序文件实现了非线性模型预测控制的核心功能，包括系统初始化、控制器配置、仿真循环执行以及结果可视化。具体涵盖非线性系统的动态建模、基于优化算法的控制量计算、滚动时域内的状态预测、约束条件处理以及实时性能指标评估。通过调用优化求解器完成每个控制时步的优化问题，并生成系统响应曲线、控制过程动画等仿真结果。