MATLAB非线性模型预测控制（NMPC）设计与仿真平台

资 源 简 介

本项目提供一个完整的非线性模型预测控制系统仿真平台，支持非线性动态模型构建、基于优化的预测控制器设计及多步预测滚动优化策略，适用于复杂系统的控制分析与验证。

详 情 说 明

非线性模型预测控制系统设计与仿真平台

项目介绍

本项目是一个完整的非线性模型预测控制（NMPC）系统仿真平台，集成了非线性系统建模、预测控制器设计、多步预测滚动优化、系统稳定性分析和性能评估等功能。平台采用非线性优化算法和系统辨识技术，为复杂非线性系统的控制提供了一套完整的解决方案。

功能特性

• 非线性系统建模：支持非线性微分方程和状态空间模型的建立
• 预测控制器设计：基于优化的控制策略，支持约束处理机制
• 多步预测滚动优化：实现预测时域和控制时域的可配置优化
• 稳定性分析：提供系统闭环稳定性的专业分析报告
• 性能评估：包含ISE、IAE等多种性能指标计算
• 实时仿真：支持控制器参数在线调优和实时仿真
• 约束处理：完善的状态约束和输入约束处理机制

使用方法

1. 系统模型配置：输入非线性系统的动态数学模型参数
2. 控制约束设置：定义输入变量上下限和状态变量约束范围
3. 优化参数配置：设置预测时域长度、控制时域长度和权重矩阵
4. 仿真条件设定：指定初始状态向量、参考轨迹和扰动数据
5. 运行仿真分析：执行控制算法，获取最优控制序列和性能指标
6. 结果分析评估：查看状态预测轨迹、收敛分析和稳定性报告

系统要求

• MATLAB R2018b或更高版本
• Optimization Toolbox
• Control System Toolbox
• 推荐配置：8GB以上内存，Intel i5以上处理器

文件说明

主程序文件实现了平台的核心功能，包括非线性模型预测控制算法的完整流程。它整合了系统模型建立、约束条件处理、优化问题求解、多步预测计算和性能评估等关键模块，能够完成从控制器设计到仿真分析的全过程。该文件负责协调各功能模块的运行时序，处理用户输入的参数配置，并输出控制序列、预测轨迹和性能指标等关键结果。