公开(公告)号：CN114721412A

公开(公告)日：2022-07-08

申请号：CN202210263895.2

申请日：2022-03-16

Applicant: 北京理工大学

Inventor： 戴荔 ,  霍达 ,  薛若宸 ,  王沛展 ,  周小婷 ,  夏元清 ,  孙中奇 ,  张金会 ,  翟弟华 ,  崔冰 ,  高寒

IPC: G05D1/08 ,  G05D1/10

Abstract: 本发明公开了一种基于模型预测控制的无人机轨迹跟踪避障方法，采用了MINVO基获取障碍物预测轨迹的外多面体，采用分隔平面作为在线优化变量，将无人机的预测轨迹与障碍物集分离，完成无人机位置控制。通过对避障约束的转化求解，可以直观的体现避障约束的效果，提高无人机在轨迹跟踪过程中的避障成功率。内环即姿态控制采用了一阶控制器，保证了无人机避障轨迹跟踪控制的完整性。同时考虑系统的状态约束、控制约束以及参考轨迹，通过模型预测控制对外环进行控制，并设计合理的终端成本、终端控制器和终端约束条件，构建优化模型，证明算法的可行性。

公开(公告)号：CN115421506B

公开(公告)日：2023-08-11

申请号：CN202210312748.X

申请日：2022-03-28

Applicant: 北京理工大学

Inventor： 戴荔 ,  霍达 ,  王沛展 ,  薛若宸 ,  范子煊 ,  夏元清 ,  孙中奇 ,  崔冰 ,  高寒

IPC: G05D1/10

Abstract: 本发明公开了一种基于模型预测控制的无人机周期轨迹跟踪及避障方法，其基本思想为：给出无人机的运动模型，以及控制过程中存在的控制输入约束和避障约束；为减轻计算负担和避免求解结果的保守性，采用MINVO基对避障约束进行处理；根据所给的周期参考轨迹，考虑该参考轨迹可能存在不可跟踪的情况，引入人工参考变量，生成新的可跟踪的最优周期轨迹，并根据期待的周期参考轨迹、可跟踪的最优周期轨迹以及无人机的预测轨迹，设计相应的代价函数，构造MPC优化问题，并采用合适的非线性求解器(本发明采用的IPOPT求解器)进行求解，从而完成对无人机周期轨迹跟踪控制。

公开(公告)号：CN114721412B

公开(公告)日：2023-06-16

申请号：CN202210263895.2

申请日：2022-03-16

Applicant: 北京理工大学

Inventor： 戴荔 ,  霍达 ,  薛若宸 ,  王沛展 ,  周小婷 ,  夏元清 ,  孙中奇 ,  张金会 ,  翟弟华 ,  崔冰 ,  高寒

IPC: G05D1/08 ,  G05D1/10

Abstract: 本发明公开了一种基于模型预测控制的无人机轨迹跟踪避障方法，采用了MINVO基获取障碍物预测轨迹的外多面体，采用分隔平面作为在线优化变量，将无人机的预测轨迹与障碍物集分离，完成无人机位置控制。通过对避障约束的转化求解，可以直观的体现避障约束的效果，提高无人机在轨迹跟踪过程中的避障成功率。内环即姿态控制采用了一阶控制器，保证了无人机避障轨迹跟踪控制的完整性。同时考虑系统的状态约束、控制约束以及参考轨迹，通过模型预测控制对外环进行控制，并设计合理的终端成本、终端控制器和终端约束条件，构建优化模型，证明算法的可行性。

公开(公告)号：CN115421506A

公开(公告)日：2022-12-02

申请号：CN202210312748.X

申请日：2022-03-28

Applicant: 北京理工大学

Inventor： 戴荔 ,  霍达 ,  王沛展 ,  薛若宸 ,  范子煊 ,  夏元清 ,  孙中奇 ,  崔冰 ,  高寒

IPC: G05D1/10

Abstract: 本发明公开了一种基于模型预测控制的无人机周期轨迹跟踪及避障方法，其基本思想为：给出无人机的运动模型，以及控制过程中存在的控制输入约束和避障约束；为减轻计算负担和避免求解结果的保守性，采用MINVO基对避障约束进行处理；根据所给的周期参考轨迹，考虑该参考轨迹可能存在不可跟踪的情况，引入人工参考变量，生成新的可跟踪的最优周期轨迹，并根据期待的周期参考轨迹、可跟踪的最优周期轨迹以及无人机的预测轨迹，设计相应的代价函数，构造MPC优化问题，并采用合适的非线性求解器(本发明采用的IPOPT求解器)进行求解，从而完成对无人机周期轨迹跟踪控制。