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Improved Model Predictive Control for Dynamical Obstacle Avoidance
DOI:10.3390/math13223624.png)
摘要
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模型预测控制(MPC)在一个固定的时间窗口内预测车辆的运动,该时间窗口被称为预测时域,并预先计算与障碍物的潜在碰撞风险。随后,它确定最优的转向输入,以引导车辆安全地绕过障碍物。例如,当突然出现障碍物时,传感器会检测到它,MPC利用车辆的当前速度、位置和航向,预测其未来几百毫秒到几秒内的行驶轨迹。如果预测到碰撞,MPC会在车辆动力学可行的避障轨迹中计算最优的转向路径。车辆随后根据该输入转向避开障碍物。在所提出的方法中,MPC与自适应人工势场法(APF)相结合。APF根据与障碍物的距离和相对速度动态调整排斥力。MPC预测最优行驶路径并生成控制输入,而来自APF的避障向量被整合到MPC的约束条件或成本函数中。仿真结果表明,与基准MPC方法相比,所提出的方法显著提升了避障响应、转向平稳性和路径稳定性。
Keyword:
Adaptive Artificial Potential Field (APF)
obstacle avoidance
trajectory planning
exponential repulsive force
path smoothness
reactive navigation
local planner
sensitivity tuning
autonomous systems
motion stability
parameter adaptation
real-time control
期刊
IF:
2.2
论文数:
3.1K
被引数:
3.6W
机构
引用论文
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