受限区域内欠驱动水面船舶的基于微分平坦的模型预测控制
系统与控制
2021-03-25 v1 系统与控制
最优化与控制
摘要
针对受限环境中的欠驱动水面船舶操作，提出了一种两阶段模型预测控制器（MPC）。在一般航行机动（第一阶段）中，不显式考虑船舶几何形状；而在受限程度更高的区域（第二阶段，例如系泊机动时），对船舶几何形状进行近似以保证避碰。为消除问题建模中的动力学约束，利用了全驱动系统的微分平坦性，并使用 B 样条函数对平坦输出进行参数化。通过作用于不可控输入上的不等式约束来保持欠驱动特性。为求解 MPC，构造了一个静态非线性优化问题，并在配置点处确保关于障碍物与执行器约束的可行性。静态障碍物在 MPC 中被视为构造实体几何函数，该 MPC 还考虑了风致扰动。
引用
@article{arxiv.2103.13040,
title = {Flatness-based MPC for underactuated surface vessels in confined areas},
author = {Simon Helling and Max Lutz and Thomas Meurer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.13040},
year = {2021}
}
备注
To appear in the proceedings of the 21st IFAC World Congress 2020 (IFAC2020), Berlin, Germany