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基于几何模型预测控制的移动机器人轨迹跟踪算法
1
作者
古松健
吴福祥
+3 位作者
高向阳
杨梦杰
詹忆冰
程俊
《计算机应用》
北大核心
2025年第9期3026-3035,共10页
针对轮式移动机器人(WMR)在轨迹跟踪过程中因定位失准和未知干扰等因素导致的位姿偏移问题,提出一种基于几何模型预测控制(GMPC)的增强型粒子群优化混合器(EPSO-Mixer)算法,旨在提升WMR的轨迹跟踪性能。首先,以粒子群优化(PSO)为基础,...
针对轮式移动机器人(WMR)在轨迹跟踪过程中因定位失准和未知干扰等因素导致的位姿偏移问题,提出一种基于几何模型预测控制(GMPC)的增强型粒子群优化混合器(EPSO-Mixer)算法,旨在提升WMR的轨迹跟踪性能。首先,以粒子群优化(PSO)为基础,提出一种增强型粒子群优化(EPSO)算法,以加快收敛并提升优化能力;其次,利用EPSO对GMPC进行改进,根据当前偏移程度筛选出最优跟踪参数,以有效地减小轨迹跟踪误差;最后,结合混合多层感知器(MLP-Mixer)架构,提出EPSO-Mixer算法,从而进一步增强对全局最优解的搜索能力,同时生成更具适应性的控制策略。仿真实验结果表明,与非线性模型预测控制和经典GMPC算法相比,EPSO-Mixer GMPC有效提升了WMR在位姿偏移条件下的轨迹跟踪性能,误差减小8.0%~82.3%,并显著改善了运动中的振动问题。可见,EPSOMixer算法能够提供更有效的控制策略,不仅降低了参数调整的难度与时间成本,而且显著增强了轨迹跟踪控制的自适应能力。
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关键词
轮式移动机器人
轨迹跟踪
粒子群优化
混合多层感知器
几何模型预测控制
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职称材料
基于局部几何-拓扑地图的地下矿自动驾驶定位导航方法
被引量：
2
2
作者
刘仕杰
邹渊
张旭东
《工矿自动化》
CSCD
北大核心
2023年第8期70-80,共11页
无人驾驶技术在提高效率、节省成本、减少安全隐患等方面具有巨大优势。针对目前地下环境中定位导航方案实施难度大、成本高、构建地图耗时长等问题,提出了一种基于局部几何-拓扑地图的地下矿自动驾驶定位导航方法。设计了一种局部几何...
无人驾驶技术在提高效率、节省成本、减少安全隐患等方面具有巨大优势。针对目前地下环境中定位导航方案实施难度大、成本高、构建地图耗时长等问题,提出了一种基于局部几何-拓扑地图的地下矿自动驾驶定位导航方法。设计了一种局部几何-拓扑地图,井下环境的路网主体结构由拓扑地图表示,该地图上定义了巷道(边)和交叉路口(节点),在每个节点中存储以该节点为中心构建的局部几何地图,用以实现节点处的精确定位。提出了一种基于局部几何-拓扑地图的定位方法,使用基于激光雷达的交叉路口检测算法与交叉路口定位算法进行车辆全局定位。设计了一种基于自适应模型预测控制(MPC)的轨迹跟随算法,保证车辆在交叉路口大曲率转向时的路径跟踪精度。使用三维物理仿真平台构建了地下矿的仿真环境与车辆仿真模型,仿真结果表明:该方法能够实现地下矿自动驾驶定位导航功能,在各种类型交叉路口的定位误差均在0.2 m以内,可以满足自动驾驶的定位精度要求;在整个行驶过程中车辆始终保持较为平稳的行驶状态和较小的跟踪误差。与目前依赖于5G、UWB等技术的定位导航方法相比,该方法仅依赖于激光雷达与惯性测量单元2种车身传感器,在控制设备成本上具有极大优势。
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关键词
地下矿山
自动驾驶
定位导航
局部几何-拓扑地图
自适应模型预测控制
轨迹跟随
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职称材料
基于模型预测控制的多约束火星精确着陆制导律研究
被引量：
2
3
作者
王汀
郭延宁
+1 位作者
张瑶
马广富
《深空探测学报》
2016年第4期377-383,共7页
主要研究了火星着陆动力下降段考虑燃料消耗和实际任务约束条件的制导律设计问题。选取可变推力发动机作为执行机构,首先建立了着陆器在动力下降段的运动方程及质量变化方程;其次对实际任务中需要考虑的斜坡、推力幅值和方向等约束条件...
主要研究了火星着陆动力下降段考虑燃料消耗和实际任务约束条件的制导律设计问题。选取可变推力发动机作为执行机构,首先建立了着陆器在动力下降段的运动方程及质量变化方程;其次对实际任务中需要考虑的斜坡、推力幅值和方向等约束条件建立了约束模型;接下来通过构造由控制量和状态量构成的性能指标,提出一种基于模型预测控制的多约束火星精确着陆制导算法。可实现多种约束条件下的指标最优精确着陆任务。最后,通过数值仿真对比了本文与已有典型着陆策略,验证了所提算法可以在满足约束条件的前提下有效地完成既定火星精确着陆任务。
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关键词
精确着陆
动力下降段
模型预测控制
几何约束
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职称材料
题名
基于几何模型预测控制的移动机器人轨迹跟踪算法
1
作者
古松健
吴福祥
高向阳
杨梦杰
詹忆冰
程俊
机构
广西高校先进制造与自动化技术重点实验室(桂林理工大学)
中国科学院深圳先进技术研究院
盛云科技有限公司
京东探索研究院
出处
《计算机应用》
北大核心
2025年第9期3026-3035,共10页
基金
国家科技创新2030—“新一代人工智能”重大项目(2021ZD0111700)
国家自然科学基金资助项目(U21A20487)
云南省科技人才与平台计划(院士专家工作站)(202305AF150152)。
文摘
针对轮式移动机器人(WMR)在轨迹跟踪过程中因定位失准和未知干扰等因素导致的位姿偏移问题,提出一种基于几何模型预测控制(GMPC)的增强型粒子群优化混合器(EPSO-Mixer)算法,旨在提升WMR的轨迹跟踪性能。首先,以粒子群优化(PSO)为基础,提出一种增强型粒子群优化(EPSO)算法,以加快收敛并提升优化能力;其次,利用EPSO对GMPC进行改进,根据当前偏移程度筛选出最优跟踪参数,以有效地减小轨迹跟踪误差;最后,结合混合多层感知器(MLP-Mixer)架构,提出EPSO-Mixer算法,从而进一步增强对全局最优解的搜索能力,同时生成更具适应性的控制策略。仿真实验结果表明,与非线性模型预测控制和经典GMPC算法相比,EPSO-Mixer GMPC有效提升了WMR在位姿偏移条件下的轨迹跟踪性能,误差减小8.0%~82.3%,并显著改善了运动中的振动问题。可见,EPSOMixer算法能够提供更有效的控制策略,不仅降低了参数调整的难度与时间成本,而且显著增强了轨迹跟踪控制的自适应能力。
关键词
轮式移动机器人
轨迹跟踪
粒子群优化
混合多层感知器
几何模型预测控制
Keywords
Wheeled Mobile Robot(WMR)
trajectory tracking
Particle Swarm Optimization(PSO)
Multi-Layer Perceptron Mixer(MLP-Mixer)
geometric
model
predictive
control
(
gmpc
)
分类号
TP242.6 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
基于局部几何-拓扑地图的地下矿自动驾驶定位导航方法
被引量：
2
2
作者
刘仕杰
邹渊
张旭东
机构
北京理工大学机械与车辆学院
出处
《工矿自动化》
CSCD
北大核心
2023年第8期70-80,共11页
基金
国家自然科学基金项目(52272410)。
文摘
无人驾驶技术在提高效率、节省成本、减少安全隐患等方面具有巨大优势。针对目前地下环境中定位导航方案实施难度大、成本高、构建地图耗时长等问题,提出了一种基于局部几何-拓扑地图的地下矿自动驾驶定位导航方法。设计了一种局部几何-拓扑地图,井下环境的路网主体结构由拓扑地图表示,该地图上定义了巷道(边)和交叉路口(节点),在每个节点中存储以该节点为中心构建的局部几何地图,用以实现节点处的精确定位。提出了一种基于局部几何-拓扑地图的定位方法,使用基于激光雷达的交叉路口检测算法与交叉路口定位算法进行车辆全局定位。设计了一种基于自适应模型预测控制(MPC)的轨迹跟随算法,保证车辆在交叉路口大曲率转向时的路径跟踪精度。使用三维物理仿真平台构建了地下矿的仿真环境与车辆仿真模型,仿真结果表明:该方法能够实现地下矿自动驾驶定位导航功能,在各种类型交叉路口的定位误差均在0.2 m以内,可以满足自动驾驶的定位精度要求;在整个行驶过程中车辆始终保持较为平稳的行驶状态和较小的跟踪误差。与目前依赖于5G、UWB等技术的定位导航方法相比,该方法仅依赖于激光雷达与惯性测量单元2种车身传感器,在控制设备成本上具有极大优势。
关键词
地下矿山
自动驾驶
定位导航
局部几何-拓扑地图
自适应模型预测控制
轨迹跟随
Keywords
underground mine
autonomous driving
localization and navigation
local
geometric
topology map
adaptive
model
predictive
control
track following
分类号
TD524 [矿业工程—矿山机电]
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职称材料
题名
基于模型预测控制的多约束火星精确着陆制导律研究
被引量：
2
3
作者
王汀
郭延宁
张瑶
马广富
机构
哈尔滨工业大学控制工程系
出处
《深空探测学报》
2016年第4期377-383,共7页
基金
国家"973计划"项目(2012CB720000)
国家自然科学基金资助项目(61403103)
中国博士后科学基金资助项目(2014M550195)
文摘
主要研究了火星着陆动力下降段考虑燃料消耗和实际任务约束条件的制导律设计问题。选取可变推力发动机作为执行机构,首先建立了着陆器在动力下降段的运动方程及质量变化方程;其次对实际任务中需要考虑的斜坡、推力幅值和方向等约束条件建立了约束模型;接下来通过构造由控制量和状态量构成的性能指标,提出一种基于模型预测控制的多约束火星精确着陆制导算法。可实现多种约束条件下的指标最优精确着陆任务。最后,通过数值仿真对比了本文与已有典型着陆策略,验证了所提算法可以在满足约束条件的前提下有效地完成既定火星精确着陆任务。
关键词
精确着陆
动力下降段
模型预测控制
几何约束
Keywords
pinpoint landing
power descent phase
model
predictive
control
geometric
al constraints
分类号
V448.233 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于几何模型预测控制的移动机器人轨迹跟踪算法
古松健
吴福祥
高向阳
杨梦杰
詹忆冰
程俊
《计算机应用》
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
2
基于局部几何-拓扑地图的地下矿自动驾驶定位导航方法
刘仕杰
邹渊
张旭东
《工矿自动化》
CSCD
北大核心
2023
2
在线阅读
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职称材料
3
基于模型预测控制的多约束火星精确着陆制导律研究
王汀
郭延宁
张瑶
马广富
《深空探测学报》
2016
2
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职称材料
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