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基于非线性模型预测控制的拖挂车系统泊车轨迹规划方法
1
作者
杨毅
贾博铂
+2 位作者
高亮
李岱伟
谢杉杉
《中国惯性技术学报》
北大核心
2025年第2期179-188,共10页
拖挂车是欠驱动与非完整约束高度耦合的非线性系统,具有状态维度高、约束复杂、内部稳定性差等特点,导致其泊车轨迹规划的求解时间长。因此,设计了一种基于非线性模型预测控制的拖挂车泊车轨迹规划方法,通过融合系统多元约束,构建优化问...
拖挂车是欠驱动与非完整约束高度耦合的非线性系统,具有状态维度高、约束复杂、内部稳定性差等特点,导致其泊车轨迹规划的求解时间长。因此,设计了一种基于非线性模型预测控制的拖挂车泊车轨迹规划方法,通过融合系统多元约束,构建优化问题,规划无碰撞的泊车轨迹。为加速优化问题的求解,首先,在系统的高维状态空间中使用结合Reed-Shepp(RS)曲线的改进快速扩展随机树(RRT*-RS)进行随机采样,以RS曲线满足反向行驶的特性,找到一条近似最优路径作为优化问题热启动的参考解。然后,在求解优化问题时,选用近似平均牛顿法以节约求解时间,提升系统实时性。最后,进行了倒库泊车、侧方泊车、多障碍物等场景实验仿真验证,仿真结果表明所提方法在不同场景下均可实现拖挂车泊车快速轨迹规划,求解时间与传统内点法和序列二次规划法相比均有40%以上的提升。
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关键词
拖挂车系统
自主泊车
轨迹规划
非线性模型预测控制
近似平均牛顿法
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职称材料
题名
基于非线性模型预测控制的拖挂车系统泊车轨迹规划方法
1
作者
杨毅
贾博铂
高亮
李岱伟
谢杉杉
机构
北京理工大学自动化学院
北京理工大学自主智能无人系统全国重点实验室
出处
《中国惯性技术学报》
北大核心
2025年第2期179-188,共10页
基金
国家重点研发计划(2022YFC2603600)
国家自然科学基金(62233002)。
文摘
拖挂车是欠驱动与非完整约束高度耦合的非线性系统,具有状态维度高、约束复杂、内部稳定性差等特点,导致其泊车轨迹规划的求解时间长。因此,设计了一种基于非线性模型预测控制的拖挂车泊车轨迹规划方法,通过融合系统多元约束,构建优化问题,规划无碰撞的泊车轨迹。为加速优化问题的求解,首先,在系统的高维状态空间中使用结合Reed-Shepp(RS)曲线的改进快速扩展随机树(RRT*-RS)进行随机采样,以RS曲线满足反向行驶的特性,找到一条近似最优路径作为优化问题热启动的参考解。然后,在求解优化问题时,选用近似平均牛顿法以节约求解时间,提升系统实时性。最后,进行了倒库泊车、侧方泊车、多障碍物等场景实验仿真验证,仿真结果表明所提方法在不同场景下均可实现拖挂车泊车快速轨迹规划,求解时间与传统内点法和序列二次规划法相比均有40%以上的提升。
关键词
拖挂车系统
自主泊车
轨迹规划
非线性模型预测控制
近似平均牛顿法
Keywords
tractor-trailer system
autonomous parking
trajectory planning
nonlinear model predictive control
proximal averaged Newton-type method for optimal control
分类号
TP242 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于非线性模型预测控制的拖挂车系统泊车轨迹规划方法
杨毅
贾博铂
高亮
李岱伟
谢杉杉
《中国惯性技术学报》
北大核心
2025
0
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