Z.R.wang 的控制器代码库

代码库介绍

1. 项目版本：1.0.0
2. 项目作者：Z.R.wang
3. 项目创建日期：2024-06-22
4. 项目最后更新日期：2024-06-22
5. 包含内容:LQR MPC LKF
6. 参考书籍:

• 1. 控制之美 卷一
• 2. 控制之美 卷二

代码内容介绍

CF_Input_AugmentMatrix_Delta_U.m

输入增量控制矩阵转换模块

计算系统增广矩阵Aa，Ba，Qa，Sa，R

input：系统矩阵 A，B； 权重矩阵： Q，R，S； 目标转移矩阵： AD

output：增广矩阵Aa，Ba，Sa，Qa，权重矩阵R

CF_Input_AugmentMatrix_SS_U.m

稳态非零控制矩阵转化模块

计算系统增广矩阵Aa，Ba，Qa，Sa，R以及稳态控制输入ud

input:系统矩阵 A，B； 权重矩阵： Q，R，S； 稳态目标状态： xd

output：增广矩阵Aa，Ba，Sa，Qa，权重矩阵R，稳态控制输入ud

CF_LinearKalmanFilter.m

线性卡尔曼滤波器

input：系统矩阵 A，B； 协方差矩阵 Q_c，R_c； 测量矩阵 H_m；

第k-1次的： 测量值 z； 后验估计误差协方差矩阵 P_； 后验估计值 x_hat； 输入 u；

output：第k次的： 后验估计值: x_hat； 先验估计值: x_hat_minus； 后验估计误差协方差矩阵 P;

CF_LQR_Gain.m

求解LQR反馈增益F

output：反馈增益矩阵F

input：系统矩阵 A，B； 权重矩阵 Q，R，S

CF_MPC_Controller_Constriants.m

求解MPC控制器-含约束

output：系统控制（输入） U，u

input：二次规划矩阵 F，H； 系统控制量维度 p； 系统状态：x 约束条件矩阵 M,Beta_bar,b

CF_MPC_Controller_noConstraints.m

无约束二次规划求解模块 - 利用二次规划求解模型预测控制中的系统控制量

output：系统控制（输入） U，u

input：二次规划矩阵 F，H； 系统控制量维度 p； 系统状态：x

CF_MPC_Matrices_Constraints.m

约束条件矩阵转换模块 - 生成MPC控制器所需的约束矩阵

input：系统状态上下限x_low,x_high； 输入上下限u_low,u_high； 矩阵Phi，Gamma； 预测区间N_P

output：含约束二次规划矩阵 M,Beta_bar,b

CF_MPC_Matrices_PM.m

性能指标矩阵转换模块

input：系统矩阵 A，B； 权重矩阵 Q，R，S； 预测区间：N_P

output：二次规划矩阵F，H 中间过程矩阵Phi，Gamma，Omega，Psi