使用基于状态空间的模型预测控制

资 源 简 介

使用基于状态空间的模型预测控制

详 情 说 明

基于状态空间的模型预测控制（MPC）是一种先进的控制策略，特别适合像四旋翼这样的多变量系统。该方法通过在线求解优化问题来生成控制输入，能够显式处理系统约束并具有前瞻性。

在四旋翼控制应用中，首先需要建立系统的状态空间模型，通常包括位置、速度、姿态角及其变化率等状态变量。控制输入则是四个电机的推力。模型预测控制器会基于当前状态预测未来一段时间内的系统行为，并通过优化算法计算出最优的控制序列。

Simulink作为验证平台提供了直观的仿真环境，可以方便地搭建四旋翼的动力学模型和控制器。通过调整预测时域和控制时域参数，以及权重矩阵的设置，能够获得满足不同性能要求的控制效果。典型的优化目标包括快速响应、低超调以及鲁棒性等。

这种方法的优势在于能够直接处理多输入多输出系统的耦合特性，并且自然地考虑执行器的物理限制。对于四旋翼这样的欠驱动系统，状态空间MPC提供了一种系统化的设计框架。