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.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
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
Hello应助自然的觅海采纳,获得10
刚刚
杨幂发布了新的文献求助10
3秒前
小王完成签到,获得积分10
3秒前
Zcl完成签到 ,获得积分10
4秒前
英俊的铭应助Serena采纳,获得10
4秒前
深情安青应助hysci888采纳,获得10
4秒前
4秒前
安静的觅松完成签到,获得积分10
6秒前
FashionBoy应助姽婳采纳,获得10
8秒前
舒适的梦玉完成签到,获得积分10
8秒前
小田螺完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
西北一枝花应助苹果涵柳采纳,获得10
9秒前
10秒前
10秒前
CC完成签到 ,获得积分10
11秒前
11秒前
隐形曼青应助年轻季节采纳,获得10
12秒前
尾巴完成签到 ,获得积分10
13秒前
香蕉觅云应助xrima采纳,获得10
13秒前
13秒前
快乐友灵完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
姽婳完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
15秒前
15秒前
清爽寻双发布了新的文献求助10
15秒前
爆米花应助ALBERT采纳,获得10
16秒前
杨幂完成签到,获得积分10
16秒前
李春婷发布了新的文献求助10
16秒前
17秒前
Proddy完成签到,获得积分10
17秒前
FOD完成签到 ,获得积分10
17秒前
彼得大帝完成签到,获得积分10
18秒前
Li发布了新的文献求助10
18秒前
我是老大应助炙热晋鹏采纳,获得10
18秒前
18秒前
19秒前
19秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场现状调查及投资机会研判报告 1000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场规模及竞争格局分析报告 1000
48V Low-voltage Power Distribution Network (PDN) Architecture Industry Report, 2024 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
Resiliency Scale for Adolescents--Chinese Version 600
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7320846
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8936476
关于积分的说明 18945721
捐赠科研通 6979193
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3214642
关于科研通互助平台的介绍 2382378
邀请新用户注册赠送积分活动 2193876