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

相关论文:

  • Model Predictive Control for Trajectory Tracking of Unmanned Aerial Vehicles Using Robot Operating System. Mina Kamel, Thomas Stastny, Kostas Alexis and Roland Siegwart. Robot Operating System (ROS) The Complete Reference Volume 2. Springer 2017 (to appear)

  • Linear vs Nonlinear MPC for Trajectory Tracking Applied to Rotary Wing Micro Aerial Vehicles. Mina Kamel, Michael Burri and Roland Siegwart. arXiv:1611.09240

功能包中包含了多种控制器来实现对旋翼无人机的控制,当前包含的控制器有:

  • mav_linear_mpc:线性MPC轨迹跟踪控制器
  • mav_nonlinear_mpc:非线性MPC轨迹跟踪控制器
  • PID_attitude_control:PID姿态控制器

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:

点击基于mpc实现无人机轨迹跟踪ROS功能包:mav_control_rw - 古月居可查看全文

相关推荐
workflower36 分钟前
智能体-企业行政问答助手
人工智能·机器学习·机器人·云计算·无人机
tianxuanjg4 小时前
工业/协作机器人研发采购指南:如何适配新品迭代的CNC加工合作
人工智能·经验分享·机器人·无人机·材质
dikong16885 小时前
政企采购在石家庄如何选择一站式无人机系统整体解决方案
无人机·天链通
RS迷途小书童1 天前
Python 解析大疆无人机 SRT 字幕日志
开发语言·python·无人机
亥时科技1 天前
跨区域无人机作业,如何做到近乎零延迟?
开源·无人机·ai巡检
公爵爱学习2 天前
无人机视觉识别前序-Linux-YOLO安装
python·yolo·计算机视觉·conda·无人机
dikong16882 天前
院校批量采购无人机渠道筛选,注重实训配套更关键
无人机·天链通无人机供应链
公爵爱学习2 天前
无人机多点巡航
游戏引擎·无人机·cocos2d
公爵爱学习2 天前
关于无人机定点飞行的一些解释和Matlab程序绘制
游戏引擎·无人机·cocos2d
梵亿2 天前
基于 STM32F103C8T6 的无人机低功耗设计与实现
stm32·嵌入式硬件·无人机·低功耗