有界加速度全向机器人时间最优控制的实时求解器
机器人学
2018-10-09 v3
摘要
我们关注具有有界加速度的全向机器人时间最优控制问题（TOC-ORBA）。虽然对此类机器人存在近似解，以及无界加速度的精确解，但 TOC-ORBA 问题的精确求解器至今难以捉摸。本文中，我们提出一种用于真正时间最优控制具有有界加速度全向机器人的实时求解器。我们首先通过应用庞特里亚金最大值原理推导 TOC-ORBA 问题解的一般参数化形式。然后将 TOC-ORBA 的边值问题构建为参数化控制空间上的优化问题。为克服优化问题的局部极小和糟糕初始猜测，我们引入两阶段最优控制求解器（TSOCS）：第一阶段计算 TOC-ORBA 问题总时间的上界，并在优化轨迹参数以接近边值条件时保持时间恒定。第二阶段使用第一阶段找到的参数，并放宽总时间约束以求解完整 TOC-ORBA 问题的参数。我们进一步将 TSOCS 实现为闭环控制器，以实时克服真实机器人上的驱动误差。我们通过仿真和真实机器人实证展示了 TSOCS 的有效性，表明 1）它实时运行，平均在不到 0.5ms 内生成解；2）与近似求解器相比生成更快轨迹；3）它能够求解具有非零最终速度、以前无法实时求解的 TOC-ORBA 问题。
引用
@article{arxiv.1707.04617,
title = {A Real-Time Solver For Time-Optimal Control Of Omnidirectional Robots with Bounded Acceleration},
author = {David Balaban and Alex Fischer and Joydeep Biswas},
journal= {arXiv preprint arXiv:1707.04617},
year = {2018}
}