摘要:
针对复杂环境下差动机器人因速度保持与转向能力存在冲突而导致路径跟踪精度下降的问题, 提出一种融合主动速度调节与自适应预瞄线性模型预测控制(AP-LMPC)方法。基于差动机器人运动学模型, 首先推导路径曲率与可行纵向速度的耦合约束方程, 设计面向路径曲率特性的主动调速策略; 然后构建行驶速度与最优预瞄距离之间的映射关系, 实现预瞄距离的自适应调节; 最终构建基于AP-LMPC的主动调速路径跟踪系统。实验结果表明, 主动调速策略可以显著地降低路径跟踪过程中的位移和航向误差; 结合自适应预瞄机制后, 系统在S形路径和双移线路径下的位移误差峰值和航向误差峰值分别控制在0.05 m和0.09 rad内, 与固定预瞄线性模型预测控制(FP-LMPC)和传统非线性模型预测控制(NMPC)方法相比, 位移误差峰值分别降低68%以上和48%以上。
刘绍冲, 白国星, 黄重国, 孟宇, 顾青, 伊力夏提 · 伊力哈木江. 基于自适应预瞄线性MPC的差动机器人主动调速路径跟踪[J]. 北京大学学报(自然科学版), 2026, 62(3): 474-486.
LIU Shaochong, BAI Guoxing, HUANG Zhongguo, MENG Yu, GU Qing, ELHAM Elxat.
Path Tracking of Differential-Drive Robot with Active Speed Adjustment Based on Adaptive-Preview Linear Model Predictive Control
[J]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis, 2026, 62(3): 474-486.