非完整移动机器人路径跟踪的快速非线性模型预测控制方法

摘要：

本文用快速非线性模型预测控制方法进行了非完整移动机器人路径跟踪问题的研究.采用虚拟目标跟踪法建立非完整移动机器人路径跟踪问题的非线性系统,转化为以Bolza形式的最优控制问题模型.通过一种障碍函数法处理不等式约束将其整合至性能指标函数中,基于拉格朗日乘数法建立最优化必要条件的线性方程组,以连续/广义极小残余算法(C/GMRES)为计算核心求解线性方程组并引入多重打靶法增加数值精度,同时提出一种优化求解方法降低算法计算负载.仿真对比结果表明,所提控制方法在满足实时性与保证控制精度的条件下具有更高的计算效率.最后通过实验结果证明所提出的控制方法在非完整移动机器人路径跟踪过程中的有效性.

关键词：非线性模型预测控制(NMPC)、路径跟踪、虚拟目标跟踪、障碍函数、连续/广义极小残余算法(C/GMRES)、多重打靶法

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资助基金：国家重点研发计划2018YFB1309404

在线出版日期：2021-05-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：405-416