基于MPC模型预测控制

资 源 简 介

基于MPC模型预测控制

详 情 说 明

模型预测控制（MPC）是一种先进的控制策略，它通过动态优化未来时间窗口内的系统行为来实现控制目标。在轨迹规划和路径跟踪应用中，MPC展现了独特的优势。

在轨迹规划阶段，MPC通过构建系统动力学模型，能够预测未来多个时间步内的系统状态。控制器会基于这些预测结果，求解一个优化问题以获取最优控制序列。这种滚动优化的方式使得MPC能够实时响应环境变化，生成平滑可行的轨迹。

路径跟踪环节则将规划好的参考轨迹作为输入。MPC会不断调整控制量，使系统状态尽可能接近期望轨迹。它通过代价函数中的跟踪误差项和输入变化率项，在精确跟踪和能耗优化之间取得平衡。

MPC的突出特点在于其处理约束的能力。无论是状态约束（如位置限制）还是输入约束（如执行器饱和），都可以直接纳入优化问题中考虑。这种显式处理约束的方式在实际工程应用中尤为宝贵。

相比传统PID控制，MPC的前瞻性使其能更好地处理系统延迟和非线性问题。其控制效果取决于模型精度、预测时域长度和优化问题的求解效率，这三者需要在实时性和控制性能间权衡。