Time-optimal Point-to-point Motion Planning: A Two-stage Approach

要約

この論文では、時間的に最適なポイントツーポイント動作計画問題を定式化するための 2 段階のアプローチを提案します。これには、固定時間グリッドを使用した第 1 段階と可変時間グリッドを使用した第 2 段階が含まれます。
提案されたアプローチは、特に遠い目標に到達することを目指す場合に、管理可能な計算複雑さと時間スケーリングに関連する補間エラーの回避のための、固定された少ない数の制御ステップによる直接的な最適制御問題の定式化を通じて利点をもたらします。
さらに、非同期非線形モデル予測制御 (NMPC) 更新スキームがこの 2 段階のアプローチと統合されており、計算時間の遅延や変動に対処し、オンラインでの再計画を容易にします。
提案された 2 段階のアプローチと NMPC 実装の有効性は、衝突回避を備えた自律ナビゲーションを中心とした数値例を通じて実証されます。

要約(オリジナル)

This paper proposes a two-stage approach to formulate the time-optimal point-to-point motion planning problem, involving a first stage with a fixed time grid and a second stage with a variable time grid. The proposed approach brings benefits through its straightforward optimal control problem formulation with a fixed and low number of control steps for manageable computational complexity and the avoidance of interpolation errors associated with time scaling, especially when aiming to reach a distant goal. Additionally, an asynchronous nonlinear model predictive control (NMPC) update scheme is integrated with this two-stage approach to address delayed and fluctuating computation times, facilitating online replanning. The effectiveness of the proposed two-stage approach and NMPC implementation is demonstrated through numerical examples centered on autonomous navigation with collision avoidance.

arxiv情報

提供元, 利用サービス

arxiv.jp, Google