RMPC_SimpleTube:具有模型失配的线性系统的简单鲁棒MPC

**RMPC_SimpleTube: 简单鲁棒模型预测控制在有模型失配的线性系统中的应用** RMPC_SimpleTube 是一个基于 MATLAB 的软件实现，它专注于解决具有线性和加法不确定性的线性系统的鲁棒模型预测控制（Robust Model Predictive Control, RMPC）问题。模型预测控制是一种先进的控制策略，它通过在线优化未来一段时间内的系统行为来制定控制决策，以达到预定的控制目标，同时考虑到系统动态和约束。 在实际的工程应用中，系统模型往往存在不确定性，这些不确定性可能来源于参数漂移、外部扰动或未建模动态。RMPC 能够处理这类不确定性，确保控制系统在面临模型失配时仍能保持稳定和性能要求。 **鲁棒MPC的基本原理：** 鲁棒MPC的设计旨在确保控制器在面对模型不确定性时的性能。其关键在于构建一个包含所有可能系统行为的“不确定性tube”，然后设计控制策略以保证即使在最坏情况下，系统的性能指标（如状态和输入约束）也不会被违反。在RMPC_SimpleTube中，这个tube通常通过内切和外切技术实现，确保控制律的可行性。 **RMPC_SimpleTube的主要特点：** 1. **简单实现**：RMPC_SimpleTube 采用简洁的代码结构，使得用户能够快速理解和应用到自己的系统模型中。 2. **线性系统处理**：适用于线性动态系统的控制，对于非线性系统可能需要进行线性化处理或者使用其他非线性MPC方法。 3. **加法不确定性处理**：针对模型中的加性不确定因素，如外部干扰或参数变化，提供有效的控制策略。 4. **结果验证**：代码与论文中的算法结果相对应，提供了经过验证的控制策略。 **使用RMPC_SimpleTube的主要步骤：** 1. **建立系统模型**：用户需要根据实际系统建立线性状态空间模型，包括状态方程和输入方程。 2. **定义不确定性范围**：明确模型的不确定性范围，这将用于构建不确定性tube。 3. **配置RMPC参数**：设置预测步长、控制周期、性能指标权重、系统约束等参数。 4. **运行RMPC算法**：调用RMPC_SimpleTube提供的函数，计算每个时间步的控制输入。 5. **实时更新和闭环控制**：根据计算出的控制输入更新系统，并在下一个时间步重复该过程。 **RMPC_SimpleTube的适用场景：** 这套工具箱适用于对模型失配敏感的领域，如航空航天、化工过程控制、电力系统和自动驾驶汽车等。通过RMPC_SimpleTube，研究人员和工程师可以快速评估和实施鲁棒控制策略，以应对系统不确定性带来的挑战。 **总结：** RMPC_SimpleTube 提供了一个简便的 MATLAB 工具，用于实现具有线性和加法不确定性的线性系统的鲁棒模型预测控制。通过理解和应用这个工具，用户能够为实际工程问题设计出能够有效抵抗模型失配影响的控制方案。在实际应用中，用户需根据具体系统调整模型参数和控制策略，以获得最佳控制效果。