基于终端约束MPC的轮式移动机器人轨迹跟踪控制

作     者：徐佳宝 张国良 罗国攀 XU Jiabao;ZHANG Guoliang;LUO Guopan

作者机构：四川轻化工大学自动化与信息工程学院宜宾644000 四川轻化工大学人工智能四川省重点实验室宜宾644000 

基　　金：四川省重点研发项目(2023YFG0196) 四川省应用基础研究项目(2019Y0413) 四川轻化工大学研究生创新基金项目(Y2022142) 

出 版 物：《组合机床与自动化加工技术》 (Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique)

年 卷 期：2024年第4期

页      码：125-130页

摘      要：针对轮式移动机器人具有非线性特性和时域约束从而导致跟踪精度较低的问题,提出了一种终端约束MPC(model predictive control)的控制方案。首先,将轮式移动机器人的状态误差方程作为预测模型;其次,在成本函数中加入终端约束,设计了合适的终端域和终端惩罚矩阵,迫使系统在有限时域内跟踪上期望轨迹;然后,利用Lyapunov稳定性框架,建立终端约束MPC控制方案在系统中可行性和稳定性的充分条件;最后,通过在圆形及双移线两种工况下与传统模型预测控制进行对比实验,验证了终端约束MPC控制方案的有效性。仿真表明,相比于传统模型预测控制,终端约束MPC在预测范围内更好地满足了约束条件,从而提高了系统的稳定性和跟踪精度。

主 题 词：模型预测控制 终端约束 轮式移动机器人 轨迹跟踪 

学科分类：08[工学] 080202[080202] 080203[080203] 0802[工学-机械学] 

D　O　I：10.13462/j.cnki.mmtamt.2024.04.026

馆 藏 号：203127504...