一步超前预测控制的Matlab代码

资 源 简 介

一步超前预测控制的Matlab代码

详 情 说 明

一步超前预测控制是一种经典的控制策略，其核心思想是基于当前系统状态预测下一步输出，并提前计算出最优控制量。在MATLAB中实现时通常涉及三个关键环节：

系统建模 需先建立被控对象的数学模型，常见形式为差分方程或状态空间方程。对于线性系统，可借助MATLAB的`tf()`或`ss()`函数构建传递函数或状态空间模型。非线性系统则需通过线性化处理或采用非线性预测控制算法。

预测与优化 通过滚动时域优化策略，在每一步仅执行计算出的第一个控制量。MATLAB的`fmincon`或`quadprog`工具箱常用于求解带约束的优化问题，例如最小化目标函数中的跟踪误差和控制增量。

实时闭环实现 利用`for`循环模拟实时控制过程，每次迭代更新系统状态并重新求解优化问题。注意处理计算延迟问题，可采用预编译或简化模型提升实时性。

扩展思路：对于多变量系统，需扩展状态变量维度；若存在测量噪声，可结合卡尔曼滤波器进行状态估计。该方法的变种如广义预测控制(GPC)在MATLAB中可通过系统辨识工具箱进一步实现。