A Terminal State Feasibility Governor for Real-Time Nonlinear Model Predictive Control Over Arbitrary Horizons

调速器 终端(电信) 控制理论(社会学) 非线性系统 模型预测控制 国家(计算机科学) 非线性模型 新视野 计算机科学 控制(管理) 工程类 物理 人工智能 算法 航空航天工程 电信 量子力学 航天器
作者
Bryan Convens,Dominic Liao‐McPherson,Kelly Merckaert,Bram Vanderborght,Marco M. Nicotra
出处
期刊:IEEE Transactions on Control Systems and Technology [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:32 (4): 1341-1356 被引量:1
标识
DOI:10.1109/tcst.2024.3365996
摘要

This article introduces a novel feasibility governor (FG), which enlarges the region of attraction (ROA) of a nonlinear model predictive control (NMPC) setpoint regulation law with an arbitrarily short prediction horizon. The efficient online FG is developed for nonlinear systems subject to pointwise-in-time state and input constraints and relies on a discrete-time solution of a trajectory-based explicit reference governor (ERG) with Lyapunov-based terminal energy constraint. It ensures the FG-NMPC scheme's recursive feasibility to any target and asymptotic stability to constant targets by adaptively integrating the derivative of an auxiliary reference applied to the closed-loop NMPC. Compared to recently published FG schemes, this scheme scales better to higher-dimensional nonlinear systems with a priori unknown constraints, as it does not require expensive offline computations to construct the feasible set or the maximal output admissible set (MOAS) associated with the NMPC's terminal control law. The scheme is implemented as a C++ algorithm and validated through simulations on a quadrotor that aggressively but safely flies through a priori unknown environments cluttered with obstacles. It is shown to satisfy all constraints for any piecewise-continuous reference, achieve asymptotic stability and zero-offset tracking to constant constraint-admissible targets, and require low computational effort. Supplementary video material can be found at https://youtu.be/2LSYNwuYpzI.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
念姬发布了新的文献求助10
1秒前
Rr发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
山野完成签到,获得积分10
2秒前
obscure发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
不再选择完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
zzzz完成签到,获得积分10
3秒前
yznfly应助收手吧大哥采纳,获得30
3秒前
ddddd发布了新的文献求助10
4秒前
ding应助满眼星辰采纳,获得10
4秒前
6秒前
6秒前
卓梨发布了新的文献求助10
7秒前
小二郎应助黑衣人的秘密采纳,获得10
7秒前
8秒前
谷歌狗发布了新的文献求助10
8秒前
www完成签到,获得积分10
8秒前
呆呆鱼发布了新的文献求助10
10秒前
小鱼儿发布了新的文献求助30
11秒前
小白应助weiwei采纳,获得10
12秒前
12秒前
12秒前
雪山飞龙发布了新的文献求助10
12秒前
13秒前
iiilll完成签到,获得积分10
13秒前
Rr完成签到,获得积分10
13秒前
MchemG应助725采纳,获得10
13秒前
直率小霜完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
jiaxzh关注了科研通微信公众号
15秒前
s615完成签到,获得积分0
17秒前
珈小羽完成签到,获得积分10
17秒前
17秒前
XXU发布了新的文献求助10
17秒前
18秒前
谷歌狗完成签到,获得积分10
19秒前
CipherSage应助满眼星辰采纳,获得10
19秒前
鲤鱼发布了新的文献求助10
21秒前
高分求助中
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
Cognitive Neuroscience: The Biology of the Mind 1000
Technical Brochure TB 814: LPIT applications in HV gas insulated switchgear 1000
Immigrant Incorporation in East Asian Democracies 600
Nucleophilic substitution in azasydnone-modified dinitroanisoles 500
不知道标题是什么 500
A Preliminary Study on Correlation Between Independent Components of Facial Thermal Images and Subjective Assessment of Chronic Stress 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3966448
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3511917
关于积分的说明 11160753
捐赠科研通 3246652
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1793478
邀请新用户注册赠送积分活动 874465
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 804403