基于MPC的麦克纳姆轮移动平台轨迹跟踪控制

针对麦克纳姆轮全向移动平台轨迹跟踪控制问题,提出了一种模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)和微分先行比例-积分-微分(Proportional plus Integral plus Derivative,PID)协同的双闭环控制策略。基于麦克纳姆轮运动学特点,设计了位姿控制环和速度控制环;在位姿控制环建立麦克纳姆轮底盘的线性误差模型,设计二次型目标函数,将路径跟随问题转化为对非线性模型的预测控制;在速度控制环引入微分先行PID控制器,避免输入量频繁的阶跃变化对系统产生高频干扰,加快麦克纳姆轮的角速度收敛,增强了系统稳定性。仿真实验表明,设计的控制器在收敛速度、跟踪精度方面均高于常见的轨迹跟踪器,对麦克纳姆轮移动平台的控制具有良好的鲁棒性。