用于船舶自动靠泊的预热启动半在线轨迹规划器
系统与控制
2022-04-11 v2 系统与控制
摘要
在通常的控制框架中，需要一条参考轨迹作为反馈控制器的设定点。该参考轨迹可通过求解轨迹优化问题生成。此问题是一个连续最优控制问题（OCP），被转录为有限维非线性优化问题（NLP）并由 SQP 求解。对于欠驱动常规船舶，其数学模型可能非常复杂，因而 NLP 本身亦如此。这导致显著的计算时间。本文证明了在扰动且受限环境中，对于欠驱动船舶可实现参考轨迹可行性与计算时间之间的平衡。这是通过以下方式实现的：（1）使用近乎全局最优的离线解作为半在线轨迹优化的预热启动以加速计算，（2）包含风动力学预测，以及（3）将船舶表示为刚体并使用预定义边界通过点在多边形内方法生成必要的空间约束，从而在非凸区域中确保无碰撞轨迹。这三项内容的结合维持了安全且动态可行的轨迹，其中预热启动带来了可观的计算加速并比无预热启动取得更好的结果。
引用
@article{arxiv.2112.11626,
title = {Warm-started Semionline Trajectory Planner for Ship's Automatic Docking (Berthing)},
author = {Dimas M. Rachman and Atsuo Maki and Yoshiki Miyauchi and Naoya Umeda},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.11626},
year = {2022}
}