基于改进GMRES算法的水冷壁运动机器人路径跟踪模型预测控制

摘要：

针对水冷壁爬壁机器人(WWCB)路径跟踪问题,提出一种快速非线性模型预测控制(NMPC)算法.定义WWCB与虚拟目标的跟踪误差,将跟踪问题转化为Bolza形式的NMPC最优控制问题.通过引入半平滑函数,对不等式进行优化处理,构建最优化必要条件.基于庞特里亚金极小值原理建立广义哈密顿函数,采用连续/广义极小残量算法(C/GMRES)计算求解,并引入多重打靶法提高运算精度.同时对GMRES算法残量求取方式进行了优化以提高运行效率.对伯努利双纽线和圆形路径进行了跟踪仿真,验证了本文的跟踪控制快速算法的有效性.

关键词：水冷壁爬壁机器人(WWCB);非线性模型预测控制(NMPC);半平滑函数;连续/广义极小残量算法(C/GMRES);多重打靶法;路径跟踪

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资助基金：国家重点研发计划2018YFB1309404,2018YFB1309401

在线出版日期：2021-11-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：1090-1100