Zusammenfassung
Der Beitrag beschreibt eine Erweiterung zur zeitoptimalen nichtlinearen modellprädiktiven Regelung. Die Trajektorie im Zustandsraum und die Steuerfolge werden durch ein Timed-Elastic-Band (TEB) repräsentiert. Diese Beschreibung in Form eines TEBs ermöglicht die Überführung der Regelungsaufgabe in ein nichtlineares, gewichtetes Ausgleichsproblem mit weichen Nebenbedingungen, für welches effiziente numerische Optimierungsverfahren zur Verfügung stehen. In Analogie zu modellprädiktiven Reglern wird die Planung der optimalen Trajektorie mit einer Zustandsrückführung im Regelkreis integriert. Die vergleichende Analyse der durch den TEB-Ansatz optimierten Steuerfolge mit der analytischen, optimalen Lösung belegt die Praxistauglichkeit der Methode.
Abstract
This contribution presents an extension to time-optimal nonlinear model predictive control. The state space trajectory and the control inputs are represented by a Timed-Elastic-Band (TEB). This representation in terms of a TEB allows the transformation of the control task into a nonlinear, weighted regulation problem with soft constraints, for which efficient numerical solvers are available. In analogy to model predictive control planning of the optimal trajectory is integrated with state feedback in the control loop. The comparative analysis of the control sequence obtained from the TEB with the analytical, optimal solution confirms the feasibility of the method.
Über die Autoren
M. Sc. Christoph Rösmann ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik in der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der Technischen Universität Dortmund. Arbeitsgebiete: Trajektorienplanung und -Regelung mobiler Plattformen und proxemische Robotik.
Technische Universität Dortmund, Lehrstuhl RST, 44221 Dortmund, Tel: +49 (0)231 755 3592
Dr. rer. nat. Frank Hoffmann ist Akademischer Oberrat am Lehrstuhl für Regelungssystemtechnik in der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik an der Technischen Universität Dortmund. Seine Forschungsgebiete liegen in der Robotik, Bildverarbeitung und Computational Intelligence.
Prof. Dr.-Ing Prof. h.c. Dr. h.c. Torsten Bertram ist Inhaber des Lehrstuhls für Regelungssystemtechnik in der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der Technischen Universität Dortmund. Seine Hauptforschungsinteressen sind die Modellbildung, Regelung und Simulation mechatronischer Systeme für Anwendungen in der Fahrzeugsystemtechnik und Servicerobotik.
©2014 Walter de Gruyter Berlin/Boston
