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MPC预测控制：从原理到代码实现

共计 30 章节

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MPC预测控制的基本概念 · 发展历程 · 工业应用价值

课程导入MPC

控制理论基础回顾

状态空间模型 · 传递函数 · 稳定性

控制理论基础回顾状态空间模型

MPC核心思想

预测模型 · 滚动优化 · 反馈校正三大要素的直观解释

MPC核心思想

预测模型构建

如何从物理机理或系统辨识建立线性状态… · 并转换为离散时间模型用于预测

预测模型构建如何从物理机理或…

优化问题基础

线性规划 · 二次规划（QP）的基本概念 · 以及MPC中目标函数和约束条件的数学…

优化问题基础线性规划

无约束MPC设计

基于二次型性能指标的有限时域最优控制 · 推导解析解并实现简单代码

输入约束 · 输出约束 · 状态约束的建模

约束处理输入约束

MPC的滚动优化实现

如何在每个采样时刻求解优化问题并应用… · 编写基本MPC循环代码

MPC的滚动优化实现

QP求解器介绍

常用QP求解器（如OSQP · CVXOPT · quadprog）的安装

QP求解器介绍

单输入单输出（SISO）MPC实战

针对一阶或二阶系统 · 从模型建立到MPC控制器设计 · 完整代码实现与仿真

多输入多输出（MIMO）MPC

状态空间模型的多变量处理 · 目标函数和约束的扩展 · 以及解耦和协调问题

MPC参数调优

预测时域 · 控制时域 · 权重矩阵Q和R的选择方法

MPC参数调优

状态估计与观测器

全状态可测与不可测情况下的状态观测器… · 卡尔曼滤波） · 并集成到MPC中

状态估计观测器

扰动与模型失配处理

MPC的鲁棒性分析 · 前馈补偿 · 积分作用

扰动模型失配处理

非线性MPC（NMPC）入门

非线性模型预测控制的基本原理 · 以及线性化MPC和直接非线性优化的区…

NMPC求解方法

序列二次规划（SQP） · 内点法 · 实时迭代等求解策略

NMPC求解方法

自适应MPC与模型在线更新

递推最小二乘 · 模型预测误差反馈 · 实现模型在线校正和自适应控制

MPC稳定性与可行性分析

终端约束 · 终端代价函数 · 不变集等理论保证

MPC在温度控制中的应用

以加热炉或换热器为例 · 设计MPC控制器并仿真 · 对比PID效果

MPC温度控制

MPC在电机控制中的应用

永磁同步电机或直流电机的速度/电流M… · 考虑电流约束和开关频率

MPC电机控制

MPC在无人机或自动驾驶中的应用

轨迹跟踪MPC设计 · 处理避障约束和动态环境

MPC无人机或自动驾驶

MPC在过程工业中的应用

化工反应器或精馏塔的MPC控制 · 处理多变量耦合和约束

MPC过程工业

MPC的实时实现与代码优化

代码效率提升 · 矩阵运算优化 · 嵌入式实现注意事项

MPC的实时实现

MPC与机器学习结合

利用神经网络或高斯过程学习预测模型 · 构建数据驱动MPC

MPC机器学习结合

MPC的鲁棒控制扩展

鲁棒MPC · 随机MPC · Tube-based MPC的基本概…

MPC的鲁棒控制扩展

MPC的分布式与大规模系统

分布式MPC · 分层MPC · 多智能体协调控制

MPC的分布式

MPC仿真平台搭建

使用Python（NumPy · SciPy · matplotlib）或MATLAB…

MPC仿真平台搭建

MPC常见问题与调试

数值病态 · 不可行解 · 抖动

MPC常见问题

MPC工程实践案例

从需求分析 · 模型辨识 · 控制器设计

MPC工程实践案例

课程总结与进阶方向

回顾核心知识点 · 推荐学习资源 · 探讨MPC前沿趋势（如学习型MPC

课程总结进阶方向