利索能及
我要发布
收藏
专利号: 202411163914X
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种AGV轨迹跟踪方法,其特征在于,采用一种基于最优控制器设计的新优化算法进行AGV轨迹跟踪,新优化算法包括如下步骤:步骤1、将被优化问题转化为最优控制器设计问题;

步骤2、根据最优控制器设计问题的最优控制输入和最优状态方程,提出新的迭代格式;

步骤3、设计具体的优化迭代算法;

所述步骤1中,首先,将被优化问题 转化为一个最优控制器设计问题,为状态s的目标函数;该最优控制器设计问题旨在通过设计控制序列u0,…,uM‑1来调节动态系统sk+1=sk+uk的状态最终最小化一个性能指标;性能指标的公式如下:其中,uk表示第k次采样的控制输入,k=0,1,…,M‑1;sk、sk+1分别表示第k次和第k+1次采样的状态;M是采样次数; 分别表示目标函数在sk、sM处的取值;sM表示第M次采样的状态;T为转置符号; 是给定的维度相容的正定加权矩阵;

所述步骤2中,最优控制输入的公式为:其中,u′k为最优控制输入;l=k+1,…,M;sl为动态系统sk+1=sk+uk第l次采样的状态;

为 在sl的梯度;

新的迭代格式如下:

其中,针对第k次采样,内循环共对应进行k次, 为进行k次内循环后的迭代终值;i为内循环迭代次数的序号; 分别表示内循环迭代时的初始值、第i‑1次迭代值、第i次迭代值; 表示 在sk的梯度; 表示在sk的海瑟矩阵;

所述步骤3中,优化迭代算法的具体过程如下:步骤3.1、选择 对于任意的初始状态s0和精度ε>0;

步骤3.2、执行公式(3)‑公式(5)得到sk+1;

步骤3.3、若||sk+1‑sk||>ε,则转至步骤3.2;否则停止,以sk+1作为被优化问题的解;

AGV轨迹跟踪方法具体包括如下步骤:步骤a、建立AGV的离散时间运动学模型;

步骤b、建立AGV的二次跟踪指标;

步骤c、将AGV轨迹跟踪问题描述成优化问题;优化问题为:其中, 是AGVN次采样控制输入堆成的列向量; 为Uk的转置; 是 的目标函数;

步骤d、利用新优化算法求解优化问题。

2.根据权利要求1所述的AGV轨迹跟踪方法,其特征在于,所述步骤a中,AGV的离散时间运动学模型为:其中,xk、yk、θk分别是第k次采样AGV在世界坐标系下的横坐标、纵坐标、车身偏航角;

xk+1、yk+1、θk+1分别是第k+1次采样AGV在世界坐标系下的横坐标、纵坐标、车身偏航角;vk是第k次采样车身的前进速度;ωk是第k次采样车身转向角速度;Ts是采样周期。

3.根据权利要求2所述AGV轨迹跟踪方法,其特征在于,所述步骤b中,AGV的二次跟踪指标为:T

其中,Uk=[vk,ωk] 表示AGV第k次采样的控制输入; Xk=[xk,yk,T

θk]、 分别表示第k次采样AGV在世界坐标系下的跟踪误差、位姿、参考位姿; 分别表示第k次采样AGV在世界坐标系下的参考横坐标、参考纵坐标、参考车身偏航角;Q是给定的维度相容的半正定加权矩阵;R是给定的维度相容的正定加权矩阵,与 的维度不同;N是AGV采样次数。

4.根据权利要求3所述AGV轨迹跟踪方法,其特征在于,所述步骤d中,利用新优化算法求解优化问题的公式如下:其中,j为外循环迭代次数的序号;i为内循环迭代次数的序号; 为外循环迭代时第j次迭代值; 和 分别表示外循环迭代时第j+1次和第j次迭代产生的 的迭代值; 分别表示内循环迭代时的初始值、第i‑1次迭代值、第i次迭代值; 表示 在 的梯度; 表示 在 的海瑟矩阵;

W是给定的与向量 维度相容的正定加权矩阵;

利用新优化算法求解优化问题的具体过程如下:步骤d.1、给定控制输入堆成的列向量的初始迭代值 和精度ε>0;

步骤d.2、执行公式(9)‑公式(11)的更新关系,得到步骤d.3、若 转至步骤d.2继续更新;否则停止,以 作优化问题(8)的解。