Exponenta Banner

mpcmoveopt

Опция установлена для mpcmove функция

расширьте все на странице

Описание

Задавать опции для mpcmove, mpcmoveAdaptive, и mpcmoveMultiple функции, используйте mpcmoveopt объект.

Используя этот объект, можно задать значения во время выполнения для подмножества свойств контроллера, такие как настраивающиеся веса и ограничения. Если вы не задаете значение для одного из mpcmoveopt свойства, значение соответствующего параметра контроллера используется вместо этого.

Создание

Синтаксис

options = mpcmoveopt

Описание

пример

options = mpcmoveopt создает набор по умолчанию опций для mpcmove функция. Чтобы изменить значения свойств, используйте запись через точку.

Свойства

развернуть все

Настраивающие веса выходной переменной, которые заменяют Weights.OutputVariables свойство контроллера во время выполнения в виде вектора или массива неотрицательных значений.

Чтобы использовать те же веса через горизонт предсказания, задайте вектор-строку из длины Ny, где Ny является количеством выходных переменных.

Чтобы варьироваться настраивающиеся веса по горизонту предсказания со времени k +1 ко времени k +p, задайте массив со столбцами Ny и до строк p. Здесь, k является текущим временем, и p является горизонтом предсказания. Каждая строка содержит настраивающие веса выходной переменной для одного шага горизонта предсказания. Если вы задаете меньше, чем строки p, веса в итоговой строке используются для остающихся шагов горизонта предсказания.

Формат OutputWeights должен совпадать с форматом Weights.OutputVariables свойство объекта контроллера. Например, вы не можете задать постоянные веса через горизонт предсказания в объекте контроллера, и затем задать изменяющееся во времени использование весов mpcmoveopt.

Переменные настраивающие веса, которыми управляют, которые заменяют Weights.ManipulatedVariables свойство контроллера во время выполнения в виде вектора или массива неотрицательных значений.

Чтобы использовать те же веса через горизонт предсказания, задайте вектор-строку из длины Nmv, где Nmv является количеством переменных, которыми управляют.

Чтобы варьироваться настраивающиеся веса по горизонту предсказания со времени k ко времени k +p-1, задайте массив со столбцами Nmv и до строк p. Здесь, k является текущим временем, и p является горизонтом предсказания. Каждая строка содержит переменные настраивающие веса, которыми управляют, для одного шага горизонта предсказания. Если вы задаете меньше, чем строки p, веса в итоговой строке используются для остающихся шагов горизонта предсказания.

Формат MVWeights должен совпадать с форматом Weights.ManipulatedVariables свойство объекта контроллера. Например, вы не можете задать постоянные веса через горизонт предсказания в объекте контроллера, и затем задать изменяющееся во времени использование весов mpcmoveopt.

Настраивающие веса с плавающей ставкой, которыми управляют, которые заменяют Weights.ManipulatedVariablesRate свойство контроллера во время выполнения в виде вектора или массива неотрицательных значений.

Чтобы использовать те же веса через горизонт предсказания, задайте вектор-строку из длины Nmv, где Nmv является количеством переменных, которыми управляют.

Чтобы варьироваться настраивающиеся веса по горизонту предсказания со времени k ко времени k +p-1, задайте массив со столбцами Nmv и до строк p. Здесь, k является текущим временем, и p является горизонтом предсказания. Каждая строка содержит настраивающие веса с плавающей ставкой, которыми управляют, для одного шага горизонта предсказания. Если вы задаете меньше, чем строки p, веса в итоговой строке используются для остающихся шагов горизонта предсказания.

Формат MVRateWeights должен совпадать с форматом Weights.ManipulatedVariablesRate свойство объекта контроллера. Например, вы не можете задать постоянные веса через горизонт предсказания в объекте контроллера, и затем задать изменяющееся во времени использование весов mpcmoveopt.

Ослабьте переменный настраивающий вес, который заменяет Weights.ECR свойство контроллера во время выполнения в виде положительной скалярной величины.

Нижние границы выходной переменной в виде вектора-строки из длины Ny или как матрица со столбцами Ny, где Ny является количеством выходных переменных.

Если вы не задавали OutputVariables(i).Min свойство mpc объект, затем задавая OutputMin результаты по ошибке, когда вы выполняетесь mpcmove.

Чтобы изменить границы по горизонту предсказания со времени k +1 ко времени k +p, задайте матрицу со столбцами Ny и до строк p. Здесь, Ny является количеством объекта выходные параметры, k является текущим временем, и p является горизонтом предсказания. Каждая строка содержит границы для одного шага горизонта предсказания. Если вы задаете меньше, чем строки p, границы в итоговой строке используются для остающихся шагов горизонта предсказания.

OutputMin(:,i) заменяет OutputVariables(i).Min свойство mpc объект во время выполнения. Заменяющее поведение зависит от размерностей обеих переменных.

Скалярный OutputVariables(i).Min в mpc объект (константа, направляющаяся в iобъект th выход, который будет применен ко всем шагам предсказания)

OutputMin РазмерностьЗаменяющее поведение
Скалярный OutputMin (один выход, постоянный связанный)OutputMin заменяет константу, связанную заданный в OutputVariables(i).Min
Вектор-столбец OutputMin (один выход, изменяющийся во времени связанный)OutputMin заменяет константу, связанную заданный в OutputVariables(i).Min со связанным изменяющимся во времени.
Вектор-строка OutputMin (несколько выходных параметров, постоянных границ)OutputMin(i) заменяет константу, связанную заданный в OutputVariables(i).Min
Матричный OutputMin (несколько выходных параметров, изменяющихся во времени границ)OutputMin(:,i) заменяет константу, связанную заданный в OutputVariables(i).Min со связанным изменяющимся во времени.

Векторный OutputVariables(i).Min в mpc объект (изменяющееся во времени направляющееся в iобъект th выход с различными значениями на различных шагах предсказания)

OutputMin РазмерностьЗаменяющее поведение
Скалярный OutputMin (один выход, постоянный связанный)OutputMin заменяет первую конечную запись в OutputVariables.Min и остающиеся записи в OutputVariables.Min переключите или вниз с той же суммой смещения, чтобы сохранить профиль, заданный исходным OutputVariables.Min вектор.
Вектор-столбец OutputMin (один выход, изменяющийся во времени связанный)OutputMin заменяет изменяющееся во времени, связанное заданный в OutputVariables(i).Min, и исходный связанный профиль отбрасывается.
Вектор-строка OutputMin (несколько выходных параметров, постоянных границ)OutputMin(i) заменяет первую конечную запись в OutputVariables(i).Min и остающиеся записи в OutputVariables(i).Min переключите или вниз с той же суммой смещения, чтобы сохранить профиль, заданный исходным OutputVariables(i).Min вектор.
Матричный OutputMin (несколько выходных параметров, изменяющихся во времени границ).OutputMin(:,i) заменяет изменяющееся во времени, связанное заданный в OutputVariables(i).Min, и исходный связанный профиль отбрасывается.

Верхние границы выходной переменной в виде вектора-строки из длины Ny или как матрица со столбцами Ny, где Ny является количеством выходных переменных.

Если вы не задавали OutputVariables(i).Max свойство mpc объект, затем задавая OutputMax результаты по ошибке, когда вы выполняетесь mpcmove.

Чтобы изменить границы по горизонту предсказания со времени k +1 ко времени k +p, задайте матрицу со столбцами Ny и до строк p. Здесь, Ny является количеством объекта выходные параметры, k является текущим временем, и p является горизонтом предсказания. Каждая строка содержит границы для одного шага горизонта предсказания. Если вы задаете меньше, чем строки p, границы в итоговой строке используются для остающихся шагов горизонта предсказания.

OutputMax(:,i) заменяет OutputVariables(i).Max свойство mpc объект во время выполнения. Заменяющее поведение зависит от размерностей обеих переменных.

Скалярный OutputVariables(i).Max в mpc объект (константа, направляющаяся в iобъект th выход, который будет применен ко всем шагам предсказания)

OutputMax РазмерностьЗаменяющее поведение
Скалярный OutputMax (один выход, постоянный связанный)OutputMax заменяет константу, связанную заданный в OutputVariables(i).Max
Вектор-столбец OutputMax (один выход, изменяющийся во времени связанный)OutputMax заменяет константу, связанную заданный в OutputVariables(i).Max со связанным изменяющимся во времени.
Вектор-строка OutputMax (несколько выходных параметров, постоянных границ)OutputMax(i) заменяет константу, связанную заданный в OutputVariables(i).Max
Матричный OutputMax (несколько выходных параметров, изменяющихся во времени границ)OutputMax(:,i) заменяет константу, связанную заданный в OutputVariables(i).Max со связанным изменяющимся во времени.

Векторный OutputVariables(i).Max в mpc объект (изменяющееся во времени направляющееся в iобъект th выход с различными значениями на различных шагах предсказания)

OutputMax РазмерностьЗаменяющее поведение
Скалярный OutputMax (один выход, постоянный связанный)OutputMax заменяет первую конечную запись в OutputVariables.Max и остающиеся записи в OutputVariables.Max переключите или вниз с той же суммой смещения, чтобы сохранить профиль, заданный исходным OutputVariables.Max вектор.
Вектор-столбец OutputMax (один выход, изменяющийся во времени связанный)OutputMax заменяет изменяющееся во времени, связанное заданный в OutputVariables(i).Max, и исходный связанный профиль отбрасывается.
Вектор-строка OutputMax (несколько выходных параметров, постоянных границ)OutputMax(i) заменяет первую конечную запись в OutputVariables(i).Max и остающиеся записи в OutputVariables(i).Max переключите или вниз с той же суммой смещения, чтобы сохранить профиль, заданный исходным OutputVariables(i).Max вектор.
Матричный OutputMax (несколько выходных параметров, изменяющихся во времени границ).OutputMax(:,i) заменяет изменяющееся во времени, связанное заданный в OutputVariables(i).Max, и исходный связанный профиль отбрасывается.

Переменные нижние границы, которыми управляют, в виде вектора-строки из длины Nmv или как матрица со столбцами Nmv, где Nmv является количеством выходных переменных.

Если вы не задавали ManipulatedVariables(i).Min свойство mpc объект, затем задавая MVMin результаты по ошибке, когда вы выполняетесь mpcmove.

Чтобы изменить границы по горизонту предсказания со времени k ко времени k +p-1, задайте матрицу со столбцами Nmv и до строк p. Здесь, Nmv является количеством переменных, которыми управляют, k является текущим временем, и p является горизонтом предсказания. Каждая строка содержит границы для одного шага горизонта предсказания. Если вы задаете меньше, чем строки p, границы в итоговой строке используются для остающихся шагов горизонта предсказания.

MVMin(:,i) заменяет ManipulatedVariables(i).Min свойство mpc объект во время выполнения. Заменяющее поведение зависит от размерностей обеих переменных.

Скалярный ManipulatedVariables(i).Min в mpc объект (константа, направляющаяся в ith управлял переменной, которая будет применена ко всем шагам предсказания),

MVMin РазмерностьЗаменяющее поведение
Скалярный MVMin (один выход, постоянный связанный)MVMin заменяет константу, связанную заданный в ManipulatedVariables(i).Min
Вектор-столбец MVMin (один выход, изменяющийся во времени связанный)MVMin заменяет константу, связанную заданный в ManipulatedVariables(i).Min со связанным изменяющимся во времени.
Вектор-строка MVMin (несколько выходных параметров, постоянных границ)MVMin(i) заменяет константу, связанную заданный в ManipulatedVariables(i).Min
Матричный MVMin (несколько выходных параметров, изменяющихся во времени границ)MVMin(:,i) заменяет константу, связанную заданный в ManipulatedVariables(i).Min со связанным изменяющимся во времени.

Векторный ManipulatedVariables(i).Min в mpc объект (изменяющееся во времени направляющееся в ith управлял переменной с различными значениями на различных шагах предсказания),

MVMin РазмерностьЗаменяющее поведение
Скалярный MVMin (один выход, постоянный связанный)MVMin заменяет первую конечную запись в ManipulatedVariables.Min и остающиеся записи в ManipulatedVariables.Min переключите или вниз с той же суммой смещения, чтобы сохранить профиль, заданный исходным ManipulatedVariables.Min вектор.
Вектор-столбец MVMin (один выход, изменяющийся во времени связанный)MVMin заменяет изменяющееся во времени, связанное заданный в ManipulatedVariables(i).Min, и исходный связанный профиль отбрасывается.
Вектор-строка MVMin (несколько выходных параметров, постоянных границ)MVMin(i) заменяет первую конечную запись в ManipulatedVariables(i).Min и остающиеся записи в ManipulatedVariables(i).Min переключите или вниз с той же суммой смещения, чтобы сохранить профиль, заданный исходным ManipulatedVariables(i).Min вектор.
Матричный MVMin (несколько выходных параметров, изменяющихся во времени границ).MVMin(:,i) заменяет изменяющееся во времени, связанное заданный в ManipulatedVariables(i).Min, и исходный связанный профиль отбрасывается.

Переменные верхние границы, которыми управляют, в виде вектора-строки из длины Nmv или как матрица со столбцами Nmv, где Nmv является количеством выходных переменных.

Если вы не задавали ManipulatedVariables(i).Max свойство mpc объект, затем задавая MVMax результаты по ошибке, когда вы выполняетесь mpcmove.

Чтобы изменить границы по горизонту предсказания со времени k ко времени k +p-1, задайте матрицу со столбцами Nmv и до строк p. Здесь, Nmv является количеством переменных, которыми управляют, k является текущим временем, и p является горизонтом предсказания. Каждая строка содержит границы для одного шага горизонта предсказания. Если вы задаете меньше, чем строки p, границы в итоговой строке используются для остающихся шагов горизонта предсказания.

MVMax(:,i) заменяет ManipulatedVariables(i).Max свойство mpc объект во время выполнения. Заменяющее поведение зависит от размерностей обеих переменных.

Скалярный ManipulatedVariables(i).Max в mpc объект (константа, направляющаяся в ith управлял переменной, которая будет применена ко всем шагам предсказания),

MVMax РазмерностьЗаменяющее поведение
Скалярный MVMax (один выход, постоянный связанный)MVMax заменяет константу, связанную заданный в ManipulatedVariables(i).Max
Вектор-столбец MVMax (один выход, изменяющийся во времени связанный)MVMax заменяет константу, связанную заданный в ManipulatedVariables(i).Max со связанным изменяющимся во времени.
Вектор-строка MVMax (несколько выходных параметров, постоянных границ)MVMax(i) заменяет константу, связанную заданный в ManipulatedVariables(i).Max
Матричный MVMax (несколько выходных параметров, изменяющихся во времени границ)MVMax(:,i) заменяет константу, связанную заданный в ManipulatedVariables(i).Max со связанным изменяющимся во времени.

Векторный ManipulatedVariables(i).Max в mpc объект (изменяющееся во времени направляющееся в ith управлял переменной с различными значениями на различных шагах предсказания),

MVMax РазмерностьЗаменяющее поведение
Скалярный MVMax (один выход, постоянный связанный)MVMax заменяет первую конечную запись в ManipulatedVariables.Max и остающиеся записи в ManipulatedVariables.Max переключите или вниз с той же суммой смещения, чтобы сохранить профиль, заданный исходным ManipulatedVariables.Max вектор.
Вектор-столбец MVMax (один выход, изменяющийся во времени связанный)MVMax заменяет изменяющееся во времени, связанное заданный в ManipulatedVariables(i).Max, и исходный связанный профиль отбрасывается.
Вектор-строка MVMax (несколько выходных параметров, постоянных границ)MVMax(i) заменяет первую конечную запись в ManipulatedVariables(i).Max и остающиеся записи в ManipulatedVariables(i).Max переключите или вниз с той же суммой смещения, чтобы сохранить профиль, заданный исходным ManipulatedVariables(i).Max вектор.
Матричный MVMax (несколько выходных параметров, изменяющихся во времени границ).MVMax(:,i) заменяет изменяющееся во времени, связанное заданный в ManipulatedVariables(i).Max, и исходный связанный профиль отбрасывается.

Пользовательские смешанные ограничения ввода/вывода в виде структуры со следующими полями. Эти ограничения заменяют смешанные ограничения ввода/вывода ранее использование набора setconstraint.

Переменное ограничение, которым управляют, постоянное в виде Nc-by-Nmv массив, где Nc является количеством ограничений и Nmv, является количеством переменных, которыми управляют.

Управляемое выходное ограничение, постоянное в виде Nc-by-Ny массив, где Ny является количеством управляемых выходных параметров (измеренный и неизмеренный).

Смешанное ограничение ввода/вывода, постоянное в виде вектор-столбца длины Nc.

Измеренное ограничение воздействия, постоянное в виде Nc-by-Nmd массив, где Nmd является количеством измеренных воздействий.

Отметьте указание, вычислить ли последовательность оптимального управления в виде одного из следующего:

  • 0 — Контроллер возвращает предсказанные перемещения оптимального управления в дополнение к величине затрат целевой функции.

  • 1 — Контроллер возвращает стоимость целевой функции только, которая экономит вычислительные усилия.

Значения переменных, которыми управляют, использовали на объекте во время предыдущего контрольного интервала в виде вектора-строки из длины Nmv, где Nmv является количеством переменных, которыми управляют. Если вы не задаете MVused, mpvmove использует LastMove свойство его токового контроллера утверждает входной параметр, x.

Переменная, которой управляют, предназначается в виде вектора-строки из длины для Nmv, где Nmv является количеством переменных, которыми управляют. MVTarget(i) заменяет ManipulatedVariables(i).Target свойство контроллера во время выполнения.

Горизонт предсказания, который заменяет PredictionHorizon свойство контроллера во время выполнения в виде положительного целого числа. Если вы задаете PredictionHorizon, необходимо также задать ControlHorizon.

Определение PredictionHorizon изменяется:

  • Количество строк в оптимальных последовательностях, возвращенных mpcmove и mpcmoveAdaptive функции

  • Максимальные размерности Plant и Nominal входные параметры mpcmoveAdaptive

Этот параметр проигнорирован mpcmoveMultiple функция.

Управляйте горизонтом, который заменяет ControlHorizon свойство контроллера во время выполнения в виде одного из следующего:

  • Положительное целое число, m, между 1 и p, включительно, где p равен PredictionHorizon. В этом случае контроллер вычисляет m свободные перемещения управления, происходящие во времена k через k +m-1, и содержит контроллер выход, постоянный для остающихся шагов горизонта предсказания от k +m через k +p-1. Здесь, k является текущим контрольным интервалом. Для оптимальной траектории, планируя устанавливает m, равный p.

  • Вектор из положительных целых чисел, [m 1, m 2, …], где сумма целых чисел равняется горизонту предсказания, p. В этом случае контроллер вычисляет блоки M свободных перемещений, где M является длиной ControlHorizon вектор. Первое свободное перемещение применяется ко временам k через k +m1-1, второе свободное перемещение применяет со времени k +m1 через k +m1+m2-1 и так далее. Используя перемещения блока может улучшить робастность вашего контроллера по сравнению со случаем по умолчанию.

Если вы задаете ControlHorizon, необходимо также задать PredictionHorizon.

Этот параметр проигнорирован mpcmoveMultiple функция.

Функции объекта

mpcmoveВычислите действие оптимального управления и обновите состояния контроллера
mpcmoveAdaptiveВычислите оптимальное управление с обновлением модели предсказания
mpcmoveMultipleВычислите действие MPC управления табличного управления в один момент времени

Примеры

свернуть все

Скрипт Open Live Script

Варьируйтесь переменная верхняя граница, которой управляют, во время симуляции.

Задайте объект, который включает 4-секундную входную задержку. Преобразуйте в без задержек, дискретное, модель в пространстве состояний с помощью 2-секундного контрольного интервала. Создайте соответствующий контроллер по умолчанию и задайте границы мВ в +/-2.

Ts = 2;
Plant = absorbDelay(c2d(ss(tf(0.8,[5 1],'InputDelay',4)),Ts));
MPCobj = mpc(Plant,Ts);
-->The "PredictionHorizon" property of "mpc" object is empty. Trying PredictionHorizon = 10.
-->The "ControlHorizon" property of the "mpc" object is empty. Assuming 2.
-->The "Weights.ManipulatedVariables" property of "mpc" object is empty. Assuming default 0.00000.
-->The "Weights.ManipulatedVariablesRate" property of "mpc" object is empty. Assuming default 0.10000.
-->The "Weights.OutputVariables" property of "mpc" object is empty. Assuming default 1.00000.

MPCobj.MV(1).Min = -2; 
MPCobj.MV(1).Max = 2;

Создайте пустой mpcmoveopt объект. В процессе моделирования можно установить свойства объекта задать параметры контроллера.

options = mpcmoveopt;

Предварительно выделите устройство хранения данных и инициализируйте состояние контроллера.

v = []; 
t = [0:Ts:20]; 
N = length(t); 
y = zeros(N,1); 
u = zeros(N,1); 
x = mpcstate(MPCobj);
-->Assuming output disturbance added to measured output channel #1 is integrated white noise.
-->The "Model.Noise" property of the "mpc" object is empty. Assuming white noise on each measured output channel.

Используйте mpcmove симулировать следующее:

  • Ссылка (заданное значение) ступенчатое изменение от начального условия r = 0 к r = 1 (ответ сервомотора)

  • Верхняя граница мВ продвигается уменьшение от 2 до 1, происходя в t = 10

r = 1; 
for i = 1:N
    y(i) = Plant.C*x.Plant;
    if t(i) >= 10
        options.MVMax = 1; 
    end
    [u(i),Info] = mpcmove(MPCobj,x,y(i),r,v,options); 
end

Когда цикл выполняется, значение options.MVMax сбрасывается к 1 для всех итераций, которые происходят после t = 10. До той итерации, options.MVMax isempty. Поэтому значение диспетчера для MVMax используется, MPCobj.MV(1).Max = 2.

Постройте результаты симуляции.

[Ts,us] = stairs(t,u); 
plot(Ts,us,'b-',t,y,'r-') 
legend('MV','OV')
xlabel(sprintf('Time, %s',Plant.TimeUnit))

Figure contains an axes. The axes contains 2 objects of type line. These objects represent MV, OV.

Из графика можно заметить, что исходная верхняя граница мВ активна до t = 4. После входной задержки 4 секунд выходная переменная (OV) перемещается гладко в свою новую цель r = 1. достижение цели в t = 10. Новый мВ, связанный наложенный в t = 10, становится активным сразу. Это обеспечивает OV ниже его цели, после того, как входная задержка протечет.

Теперь примите, что вы хотите наложить верхнюю границу OV в заданном местоположении относительно цели OV. Рассмотрите следующую ограничительную команду проекта:

MPCobj.OV(1).Max = [Inf,Inf,0.4,0.3,0.2];

Это - варьирующееся по горизонту ограничение. Известная входная задержка лишает возможности контроллер удовлетворять ограничению OV до третьего шага горизонта предсказания. Поэтому конечное ограничение во время первых двух шагов было бы плохой практикой. В иллюстративных целях предыдущее ограничение также уменьшается от 0,4 на шаге 3 к 0,2 на шаге 5 и после этого.

Следующие команды приводят к тем же результатам, показанным в предыдущем графике. Ограничение OV никогда не активно, потому что оно варьируется совместно с заданным значением, r.

x = mpcstate(MPCobj);
-->Assuming output disturbance added to measured output channel #1 is integrated white noise.
-->The "Model.Noise" property of the "mpc" object is empty. Assuming white noise on each measured output channel.

OPTobj = mpcmoveopt;
for i = 1:N
    y(i) = Plant.C*x.Plant;
    if t(i) >= 10
        OPTobj.MVMax = 1; 
    end
    OPTobj.OutputMax = r + 0.4;
    [u(i),Info] = mpcmove(MPCobj,x,y(i),r,v,OPTobj); 
end

Скалярное значение r + 0,4 замены первое конечное значение в MPCobj.OV(1).Max вектор и остающиеся конечные значения настраивают, чтобы обеспечить исходный профиль, то есть, числовое различие между этими значениями неизменно. r = 1 для симуляции, таким образом, предыдущее использование mpcmoveopt объект эквивалентен команде

MPCobj.OV(1).Max = [Inf, Inf, 1.4, 1.3, 1.2];

Однако использование mpcmoveopt объект включает намного меньше вычислительных издержек.

Советы

  • Если переменная неограничена в первоначальном проекте контроллера, вы не можете ограничить его использование mpcmoveopt. Контроллер игнорирует любые такие технические требования.

  • Вы не можете удалить ограничение из переменной, которая ограничивается в первоначальном проекте контроллера. Однако можно измениться, это к большому (или маленький) оценивает таким образом, что это вряд ли станет активным.

Смотрите также

| | |

Введенный в R2018b

Документация Model Predictive Control Toolbox

Поддержка