面向自主个人出行载具的单次打靶法非线性模型预测控制
机器人学
2025-09-30 v1
摘要
本文提出了一种针对自主个人出行载具的控制方法，具体面向单座电动自主运输车（SEATER），采用非线性模型预测控制（NMPC）。该方法利用单次打靶法，通过非线性规划（NLP）求解最优控制问题（OCP）。所提出的NMPC应用于具有差速驱动系统的非完整约束载具，使用里程计数据作为定位反馈，引导载具朝向目标位姿，同时实现控制目标并遵守避障等约束。为评估所提方法的性能，在无障碍和静态障碍环境中进行了多项仿真。SEATER模型和测试环境在Gazebo仿真中开发，NMPC在机器人操作系统（ROS）框架内实现。仿真结果表明，基于NMPC的方法成功控制了载具到达期望的目标位置，同时满足了施加的约束。此外，本研究突显了在评估场景中，采用单次打靶法的NMPC用于自主载具控制的鲁棒性和实时有效性。
引用
@article{arxiv.2509.22694,
title = {Nonlinear Model Predictive Control with Single-Shooting Method for Autonomous Personal Mobility Vehicle},
author = {Rakha Rahmadani Pratama and Catur Hilman A. H. B. Baskoro and Joga Dharma Setiawan and Dyah Kusuma Dewi and P Paryanto and Mochammad Ariyanto and Roni Permana Saputra},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.22694},
year = {2025}
}
备注
15 pages, 3 figures, 4 tables