基于机理建模的电枢控制直流电机预测控制

模型预测控制的实现是通过建立优化问题的模型，求解该优化问题来得到控制器的 输出的。本文以电枢控制的直流电机为例，介绍了基于机理建模的无约束模型预测控制 和约束模型预测控制模型，以跟踪两种不同类型信号（阶跃信号与正弦信号）为例，对 控制系统的性能进行了分析。实验结果表明，无约束模型预测控制与约束模型预测控制 均能实现闭环系统稳定的目的。在无约束模型预测控制中，分析了不同加权参数对系统 性能的影响，通过调整加权参数，实现对控制信号“软约束”的作用。在约束模型预测 控制器设计中，通过限制系统部分控制量的取值范围，实现了“硬约束”的功能。在实 际应用中，控制器设计者有必要不断调整控制器参数，避免出现无约束控制器参数合理 导致系统不稳定、约束控制器二次型函数无解、约束控制器限制范围过小导致输出信号 无法完全跟随参考输入等情况。