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模型预测控制(MPC)是一种先进的控制策略,利用系统的显式动态模型预测有限时间范围内的未来行为。每个控制周期,MPC 通过求解优化问题来确定控制输入,以优化指定的性能指标,同时满足输入和输出的约束条件。优化序列中的第一个控制输入应用于系统,在下一个时间步中,结合新的系统状态测量或估计,重复该过程。
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* 相关视频:
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* 入门推荐视频:
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- Model Predictive Control 模型预测控制,从公式到代码 - 华工机器人实验室: [bilibili](https://www.bilibili.com/video/BV1U54y1J7wh/?spm_id_from=333.999.0.0&vd_source=180b6da13847c26de9d19ac71e61c7fe); 仿真工程源码:[Gitee](https://gitee.com/clangwu/mpc_control.git) 这门课程适合作为从PID到MPC的入门课程,适合只了解PID控制原理,但不太清楚MPC原理的入门者;从公式原理推导,到CoppeliaSim仿真教程以及MatLab代码编写,深入浅出。
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* 相关工作:
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* 经典工作:
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* 理论基础:
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- [Model predictive control: Theory and practice—A survey](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0005109889900022) : 这篇全面的综述论文讨论了 MPC 的理论基础及其实践应用,为未来的研究奠定了基础。
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* 非线性 MPC:
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- [An Introduction to Nonlinear Model Predictive Control](https://pure.tue.nl/ws/files/3079152/555518.pdf#page=120) : 提供了对非线性 MPC 的简明介绍,扩展了 MPC 在具有显著非线性系统中的应用。
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* 显式 MPC:
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- [The explicit linear quadratic regulator for constrained systems](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0005109801001741) : 讨论了显式 MPC 解的公式化,对于需要快速实时控制的系统至关重要。
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* 鲁棒 MPC:
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- [Predictive End-Effector Control of Manipulators on Moving Platforms Under Disturbance](https://ieeexplore.ieee.org/document/9425004) : 使用时间序列分析预测基座运动并相应地转换期望轨迹,使得机械臂可以达到主动在扰动下的基座运动。是使用二次规划(QP)公式化模型预测控制(MPC)问题的经典之作。
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- [Min-max feedback model predictive control for constrained linear systems](https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/704989) : 解决了 MPC 中的鲁棒性,提出了处理模型不确定性并确保在扰动下性能的方法。
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* 基于学习的MPC:
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- [Learning-Based Model Predictive Control for Safe Exploration](https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/8619572) : 将机器学习与 MPC 相结合,代表了将数据驱动的模型和学习纳入控制的现代趋势。
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- [Confidence-Aware Object Capture for a Manipulator Subject to Floating-Base Disturbances](https://ieeexplore.ieee.org/document/10684104) : 利用小波神经网络进行实时运动预测,并且引入置信度评价,实现短周期内最优轨迹规划,使得机械臂在扰动平面上抓取无人机(UAV)表现优异,具备良好的鲁棒性。
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