基于改进GMRES算法的水冷壁运动机器人路径跟踪模型预测控制

作者：黄巍; 占红武^*; 胥芳

来源：高技术通讯, 2021, 31(10): 1090-1100.

• 水冷壁爬壁机器人(WWCB)
• 非线性模型预测控制(NMPC)
• 半平滑函数
• 连续/广义极小残量算法(C/GMRES)
• 多重打靶法
• 路径跟踪

针对水冷壁爬壁机器人(WWCB)路径跟踪问题,提出一种快速非线性模型预测控制(NMPC)算法。定义WWCB与虚拟目标的跟踪误差,将跟踪问题转化为Bolza形式的NMPC最优控制问题。通过引入半平滑函数,对不等式进行优化处理,构建最优化必要条件。基于庞特里亚金极小值原理建立广义哈密顿函数,采用连续/广义极小残量算法(C/GMRES)计算求解,并引入多重打靶法提高运算精度。同时对GMRES算法残量求取方式进行了优化以提高运行效率。对伯努利双纽线和圆形路径进行了跟踪仿真,验证了本文的跟踪控制快速算法的有效性。

• 单位
  特种装备制造与先进加工技术教育部; 浙江工业大学