基于mpc实现无人机轨迹跟踪ROS功能包：mav_control_rw

功能包简介

mav_control_rw 功能包是ETHZ ASL的利用mpc控制实现了旋翼式无人机的轨迹追踪算法。

mpc是模型预测控制的简称，全称是Model-based Predictive Control

mpc利用一个已有的模型、系统当前的状态和未来的控制量，来预测系统未来的输出，然后与我们期望的系统输出做比较，得到代价函数，通过优化的方法，优化出未来控制量，使得代价函数最小。优化出来的控制量即算法的输出。

MPC 优点：

善于处理多输入多输出系统（MIMO）
可以处理约束，如安全性约束，上下阈值
是一种向前考虑未来时间步的有限时域优化方法（一定的预测能力）

传统的无人机多采用PID控制器， PID控制器不具有"前瞻性"，参与计算的各个量，有当前的，上个控制周期的，以及之前所有的累计和，没有未来的。PID属于无模型控制。PID仅仅通过目标和当前状态的差距，以及三个控制参数，就输出控制量。

github地址：GitHub - ethz-asl/mav_control_rw: Control strategies for rotary wing Micro Aerial Vehicles using ROS

安装

ubuntu系统：20.04

ROS系统：noetic

复制代码

 $ git clone https://github.com/ethz-asl/rotors_simulator.git
 $ git clone https://github.com/ethz-asl/mav_comm.git
 $ git clone https://github.com/ethz-asl/eigen_catkin.git
 $ git clone https://github.com/catkin/catkin_simple.git

 $ git clone https://github.com/ethz-asl/mav_control_rw.git

复制代码

catkin_make

编译报错：

In file included from /home/jk-jone/jone_ws/src/mav_control_rw/mav_nonlinear_mpc/src/nonlinear_mpc.cc:33:

/home/jk-jone/jone_ws/src/mav_control_rw/mav_nonlinear_mpc/include/mav_nonlinear_mpc/nonlinear_mpc.h:44:10: fatal error: lapacke.h: 没有那个文件或目录

44 | #include

| ^~~

compilation terminated.

解决办法：

复制代码

  $ sudo apt-get install liblapacke-dev

再次编译

卡在这里了半天

等了好长时间，终于编译过了

gazebo仿真测试

启动gazebo并加载无人机模型

复制代码

$ roslaunch rotors_gazebo mav.launch mav_name:=firefly

启动 linear mpc 控制器

复制代码

$ roslaunch mav_linear_mpc mav_linear_mpc_sim.launch mav_name:=firefly

launch启动的节点如下：

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