针对最优控制中椭圆形障碍物的高效碰撞规避约束：面向路径跟随 MPC 与无人机的应用
系统与控制
2025-10-31 v1 机器人学
系统与控制
摘要
本文提出一种用于局部三维椭球形障碍物碰撞规避的模块化最优控制框架，重点应用于模型预测路径跟随控制。既考虑静止障碍物又考虑运动障碍物。核心方法是一种高效且连续可微的椭球形障碍物碰撞检测条件。新颖的两阶段优化方法缓解了由最优控制问题结构引起的数值问题。通过仿真和实际实验验证了该方法的有效性，实验使用 Crazyflie 四旋翼机完成，首次实现了此类 MPC 控制器在三维任务中的硬件演示。
引用
@article{arxiv.2510.26531,
title = {Efficient Collision-Avoidance Constraints for Ellipsoidal Obstacles in Optimal Control: Application to Path-Following MPC and UAVs},
author = {David Leprich and Mario Rosenfelder and Markus Herrmann-Wicklmayr and Kathrin Flaßkamp and Peter Eberhard and Henrik Ebel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.26531},
year = {2025}
}