Non-holonomic vehicles are of immense practical value and increasingly subject to automation. However, controlling them accurately, e.g., when parking, is known to be challenging for automatic control methods, including model predictive control (MPC). Combining results from MPC theory and sub-Riemannian geometry in the form of homogeneous nilpotent system approximations, this paper proposes a comprehensive, ready-to-apply design procedure for MPC controllers to steer controllable, driftless non-holonomic vehicles into given setpoints. It can be ascertained that the resulting controllers nominally asymptotically stabilize the setpoint for a large-enough prediction horizon. The design procedure is exemplarily applied to four vehicles, including the kinematic car and a differentially driven mobile robot with up to two trailers. The controllers use a non-quadratic cost function tailored to the non-holonomic kinematics. Novelly, for the considered example vehicles, it is proven that a quadratic cost employed in an otherwise similar controller is insufficient to reliably asymptotically stabilize the closed loop. Since quadratic costs are the conventional choice in control, this highlights the relevance of the findings. To the knowledge of the authors, it is the first time that MPC controllers of the proposed structure are applied to non-holonomic vehicles beyond very simple ones, in particular (partly) on hardware.


翻译:非蛋白质组车辆具有巨大的实际价值,而且日益需要自动化。然而,精确地控制这些车辆,例如,当停车时,已知对自动控制方法,包括模型预测控制(MPC)具有挑战性。将MPC理论和亚里曼几何学的结果结合起来,以单一的零能力系统近似形式组合在一起,本文件建议对MPC控制器进行全面的、现成适用的设计程序,以引导可控的、无漂移的非蛋白质组车辆进入给定的定点。可以确定,由此产生的控制器在名义上暂时稳定大范围预测前景的设定点。设计程序对四部车辆,包括动动动汽车和有差异驱动的移动机器人,以两辆拖车为主。控制器使用一种非碱性的成本功能,适合非蛋白质组的运动运动运动。对于所考虑的车辆,可以证明,在一个类似控制器中,在其它类似的控制器中使用的二次成本在名义上,不足以可靠地固定地稳定地稳定常规循环的硬度结构。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
41+阅读 · 2020年12月18日
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
76+阅读 · 2020年7月26日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
101+阅读 · 2019年10月9日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium9
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月17日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
A Modern Introduction to Online Learning
Arxiv
20+阅读 · 2019年12月31日
VIP会员
相关资讯
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium9
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月17日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium3
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月9日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
相关基金
国家自然科学基金
3+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员