MATLAB平面电机多步模型预测控制与轨迹跟踪仿真系统

资 源 简 介

该项目基于MATLAB构建平面电机的多步模型预测控制(MPC)系统，通过动态建模与轨迹预测优化控制策略，实现高精度的位置跟踪与运动控制仿真。适用于自动化与运动控制研究。

详 情 说 明

平面电机多步模型位置预测控制与轨迹跟踪仿真系统

项目介绍

本项目实现了一个针对平面电机的多步模型预测控制（MPC）系统。系统通过建立平面电机的动态模型，预测未来多步的位置状态，并优化控制输入以实现精准的轨迹跟踪。仿真系统能够展示电机实际轨迹与参考轨迹之间的跟踪效果，验证控制算法的性能，为平面电机的高精度控制提供有效的解决方案。

功能特性

• 多步预测控制：采用模型预测控制算法，实现未来多步位置状态的精确预测
• 轨迹跟踪优化：根据参考轨迹动态优化控制策略，确保精准跟踪
• 约束处理能力：支持位置边界、速度限制、输入电压限制等多种约束条件
• 性能分析：提供跟踪误差统计分析和控制器性能评估
• 可视化展示：生成实际轨迹与参考轨迹的对比图，直观展示控制效果

使用方法

1. 准备输入数据：

- 设置参考轨迹数据矩阵（包含X、Y坐标序列及时间戳） - 配置平面电机系统参数（质量、阻尼系数、电机常数等） - 定义初始状态向量（初始位置、速度） - 设定MPC控制器参数（预测步长、控制步长、权重矩阵） - 指定约束条件（位置边界、速度限制、输入电压限制）

1. 运行仿真系统：

- 执行主程序启动仿真过程 - 系统自动进行多步预测和优化计算

1. 查看输出结果：

- 实时控制输入序列（电压控制信号） - 状态预测轨迹矩阵 - 实际运动轨迹与参考轨迹对比图 - 跟踪误差统计分析（均方根误差、最大误差等） - 控制器性能指标（计算时间、收敛性分析）

系统要求

• MATLAB R2018b或更高版本
• Optimization Toolbox（用于非线性优化求解）
• 至少4GB内存
• 支持矩阵运算和图形显示

文件说明

主程序文件实现了系统的核心控制流程，包括平面电机动态模型的初始化、模型预测控制器的构建、多步预测与优化求解算法的执行、轨迹跟踪仿真过程的管理，以及结果数据的输出与可视化展示。该文件整合了完整的控制逻辑，确保从参数输入到性能分析的全流程自动化运行。