MATLAB实现化工系统的多输入多输出模型预测控制(MIMO-MPC)

资 源 简 介

该项目开发了一套基于MATLAB的MIMO-MPC控制器，专为化工过程设计。系统通过预测模型优化控制动作，实时处理多变量交互，确保过程稳定并实现动态性能优化，适用于复杂的多输入多输出工业环境。

详 情 说 明

化工系统多变量模型预测控制 (MIMO-MPC)

项目介绍

本项目面向化工过程中的多输入多输出系统，开发一个基于模型预测控制（MPC）算法的实时控制器。系统能够同时处理多个操纵变量和多个被控变量，通过预测模型优化未来控制动作，实现化工过程的稳定控制和动态优化。

功能特性

• 多变量系统建模：支持状态空间模型和传递函数模型的建立与辨识
• 预测控制核心：实现多变量模型预测控制算法，处理多输入多输出系统
• 约束处理：支持操纵变量和被控变量的各种约束条件
• 实时优化：在线求解二次规划或线性规划问题，实现实时控制
• 干扰抑制：内建扰动处理机制，提升系统鲁棒性
• 性能评估：提供闭环系统稳定性分析和控制效果评估

使用方法

1. 配置化工过程模型参数（状态空间矩阵或传递函数参数）
2. 设置操纵变量的设定值与约束范围
3. 定义被控变量的控制目标与约束条件
4. 配置控制时域与预测时域参数
5. 输入实时过程测量数据
6. 运行控制器获得优化后的控制量
7. 分析控制效果和系统性能

系统要求

• MATLAB R2020a 或更高版本
• 优化工具箱 (Optimization Toolbox)
• 控制系统工具箱 (Control System Toolbox)

文件说明

主程序文件实现了化工多变量系统的核心控制功能，包括系统模型的初始化和验证、预测控制器的参数配置、实时优化求解器的调用、多变量约束条件的处理、控制律的计算与输出，以及闭环系统性能的监控与可视化展示。该文件通过集成建模、预测、优化和反馈环节，完成了从过程数据到控制决策的完整处理流程。