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Yimou Wu 2025-04-02 12:30:38 +08:00
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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。
* 相关视频:
* 入门推荐视频:
- 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。
* 相关工作:
* 经典工作:
* 理论基础:
- [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。
* 非线性 MPC
- [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。
* 显式 MPC
- [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。
* 鲁棒 MPC
- [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。
- [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。
* 基于学习的MPC
- [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。
- [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。