欠驱动水面艇路径跟踪 MPC 中碰撞规避约束的对偶实现
系统与控制
2021-03-26 v2 机器人学
系统与控制
最优化与控制
摘要
提出了一种路径跟踪碰撞规避模型预测控制（MPC）方法，该方法将障碍物形状近似为凸多边形。通过符号距离函数确保碰撞规避，该函数利用对偶公式作为 MPC 问题的一部分被高效计算。整体 MPC 问题可由标准非线性规划（NLP）求解器求解。对偶符号距离公式除给出（对偶）碰撞规避约束外，还给出范数与一致性约束。提出了一种新方法，将出现的范数等式与对偶碰撞规避不等式约束相结合，得到复杂度降低的替代公式。在対偶问题中通过使用线性预测的障碍物位置的独立凸集来考虑移动障碍物。将这些理论发现与简化方法与常用的椭球障碍物公式进行比较，并以基尔湾区域模拟路径跟踪自主水面艇在真实机动及 AIS 障碍物数据为例分析其效率。
引用
@article{arxiv.2103.06085,
title = {On the Dual Implementation of Collision-Avoidance Constraints in Path-Following MPC for Underactuated Surface Vessels},
author = {Simon Helling and Christian Roduner and Thomas Meurer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.06085},
year = {2021}
}
备注
To be published in the American Control Conference 2021 New Orleans; fix margin for conference requirements; added missing quantity in third footnote