基于LPV-MPC的自动驾驶轮式装载机轨迹跟踪控制
系统与控制
2022-04-11 v2 系统与控制
摘要
本文提出一种用于自动驾驶轮式装载机高性能且高效的轨迹跟踪控制的系统化方法。基于轮式装载机的非线性动力学模型，在离线轨迹规划中使用非线性模型预测控制（MPC）以获得满足状态与控制约束的高性能状态-控制轨迹。在跟踪控制中，将非线性模型嵌入线性参数变化（LPV）模型，并采用LPV-MPC策略以实现快速在线计算与良好跟踪性能。为证明LPV-MPC的有效性与优势，我们在高保真仿真环境中测试并比较了三种模型预测控制策略。基于规划轨迹，从计算负担与跟踪性能角度仿真并比较了LPV-MPC、非线性MPC与LTI-MPC三种跟踪控制策略。由于LPV模型捕获了更精确的标称系统动力学，LPV-MPC能取得优于传统LTI-MPC的性能。此外，与非线性MPC相比，LPV-MPC跟踪性能略差但计算效率大幅提升。我们的自动驾驶轮式装载机在仿真环境中完成装载循环的演示视频可在此处观看：https://youtu.be/QbNfS_wZKKA。
引用
@article{arxiv.2203.08944,
title = {Autonomous Wheel Loader Trajectory Tracking Control Using LPV-MPC},
author = {Ruitao Song and Zhixian Ye and Liyang Wang and Tianyi He and Liangjun Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.08944},
year = {2022}
}