面向安全移动机器人导航的非线性模型预测控制逐步指南

设计一种使移动机器人能够安全穿越充满障碍物的环境的模型预测控制（MPC）方案是机器人学中复杂且必不可少的任务。在此，安全指确保定机器人在存在扰动和测量噪声的情况下尊重状态和输入约束并避免与障碍物碰撞。本技术报告提供了一个针对这些安全要求的非线性模型预测控制（NMPC）方案的逐步方法。诸多书籍和综述论文为线性 MPC（LMPC）、NMPC 以及它们在 various 领域的应用提供了全面概述。本报告的目标不是复制这些详尽综述，而是具体聚焦于 NMPC 作为安全移动机器人导航的基础。我们的目标是为从理论概念到数学证明和实现之间的提供一种实用且可接近的路径，强调安全和性能保证。它旨供给面向研究人员、机器人工程师和实践者的读者，帮助他们在理论 NMPC 公式与实际机器人应用之间搭建桥梁。本报告可能不会保持固定不变。如果有人发现本文中呈现的理论存在错误，请通过提供的电子邮件地址与我们联系。如有必要，我们很乐意更新该文件。