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面向自由飞行目标捕获的四旋翼最优轨迹规划

论文摘要

自由飞行目标物捕获作为动态任务,在其被执行的过程中,四旋翼不仅要规划出一条时间最优的追踪轨迹,而且还要根据目标物的位置反馈信息实时对轨迹进行重新规划,以实现在最短的时间内追上目标物.针对这一问题,提出了诱导时间最优MPC (model predictive control)算法用于四旋翼的轨迹规划.该算法通过宽松约束条件下时间最优轨迹的引导,利用MPC的滚动优化策略,可以在每个控制周期内用反馈信息实时求解时间最优的追踪轨迹.为了躲避追踪路径中的障碍物,本文还提出了一种用动态线性约束表示障碍物的方法,以提高障碍物约束下轨迹求解的效率.结合诱导时间最优MPC的算法,可以在线实时地求解出具有障碍物避碰能力的时间最优轨迹.仿真结果表明了本文提出算法的有效性,其高效的计算效率也能满足实际系统对算法实时性的要求.

论文目录

  • 0 引言
  • 1 问题描述
  •   1.1 四旋翼动力学约束
  •   1.2 自由飞行目标物追踪最优轨迹问题构造
  • 2 问题求解
  •   2.1 诱导时间最优轨迹指标函数
  •   2.2 诱导时间最优MPC
  •   2.3 障碍物的动态线性约束表示
  • 3 仿真
  •   3.1 时间最优性能验证
  •   3.2 障碍物避碰特性验证
  • 4 结论

    • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 张广玉,何玉庆,代波,谷丰,杨丽英,韩建达,刘光军

    关键词: 四旋翼,轨迹规划,时间最优控制,模型预测控制,障碍物避碰

    来源: 信息与控制 2019年04期

    年度: 2019

    分类: 信息科技,工程科技Ⅱ辑

    专业: 航空航天科学与工程,计算机软件及计算机应用

    单位: 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室,中国科学院机器人与智能制造研究院,中国科学院大学,瑞尔森大学

    基金: 国家自然科学基金资助项目(61433016,U1608253),广东省科技计划项目(2017B010116002)

    分类号: TP301.6;V249.1

    DOI: 10.13976/j.cnki.xk.2019.9051

    页码: 469-476+485

    总页数: 9

    文件大小: 464K

    下载量: 188

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    本文来源: https://www.lunwen66.cn/article/47f8762c6f3c43a4218230ad.html