当我们为避免碰撞进行路径规划时,我们可以实现为开环或闭环。 开环方法是使用固有的简化模型(例如,Bicycle模型),并通过设计控制器(MPC或其他控制器)以最佳输入传播系统。但是,随着时间的流逝,由于建模误差,简化模型的状态肯定会与实际状态有所不同,因此我们需要使用实际系统状态(通过测量或估算获得)重新初始化路径规划器的状态。这样,我们就可以进行闭环计划。问题是这种重新初始化的频率是多少?较高的重新初始化频率使规划更加准确,但与此同时,它可能会为下级控制器造成锯齿形的缝制形状参考。
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此问题的答案与系统密切相关。您说的是开环系统是无法实现的,这是正确的。规划/控制通常分为两个阶段。
1)轨迹生成:这通常是可预测的或开环的(MPC中的P)。根据较低级别控制的能力,此操作不必过于频繁。例如,如果轨迹执行偏离您的计划超出某个阈值(或超出稳定性保证),那么您将不得不重新计划。
2)轨迹跟随/执行:给定标称轨迹(包括标称开环控制),较低级别的控制器尝试尽可能地遵循该轨迹。这将包括一个稳定控制器,例如LQR或类似的东西。
了解什么是“太快”以进行重新计划的关键是系统随时间推移会漂移多少,以及要产生什么样的安全性保证。例如,如果您在开环计划中允许在障碍物周围留出5厘米的缓冲区,那么适当的重新计划时间就是机器人偏离轨迹(例如在R3中)偏离小于5厘米的某个阈值时。如果您在此之后进行任何重新规划,则无法保证机器人不会与环境中的静态障碍物发生碰撞。
很明显,这是由模型的精度以及低水平控件在遵循该轨迹时的工作表现所决定的。理想情况下,如果您的模型相当准确,并且您的底层控制非常好,则无需重新计划(假设是静态环境)。