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On MPC without terminal conditions for dynamic non-holonomic robots

F. Rußwurm, W. Esterhuizen, K. Worthmann, S. Streif

Veröffentlicht:

2021, IFAC-PapersOnLine

Abstract

Wir betrachten einen eingangsbeschränkten Roboter mit Differenzialantrieb und Aktuatordynamik. Für dieses System stellen wir mit Model Predictive Control (MPC) eine asymptotische Stabilität des Ursprungs auf beliebigen kompakten, konvexen Mengen her, ohne die Endbedingungen trotz des Vorhandenseins von Zustandsbeschränkungen und Aktuatordynamik zu stabilisieren. Wir stellen fest, dass das Problem ohne diese beiden zusätzlichen Bestandteile im Wesentlichen bereits gelöst wurde, obwohl die Linearisierung nicht stabilisierbar ist. Wir schlagen einen Ansatz zur erfolgreichen Lösung der vorliegenden Aufgabe vor, welcher auf der sogenannten Kostenkontrollierbarkeit basiert. Darüber hinaus präsentieren wir eine numerische Fallstudie zur Ableitung quantitativer Grenzen für die erforderliche Länge des Vorhersagehorizonts.

Beteiligte Universitäten/Institutionen: Technische Universität Chemnitz, Automatic Control and System Dynamics Laboratory, Germany; Technische Universität Ilmenau, Optimization-based Control, Germany