Разомкнутый или замкнутый (реактивный) путь планирования?

Question

Когда мы делаем планирование пути для предотвращения столкновений, мы можем реализовать его как с открытой, так и с обратной связью.Метод разомкнутого контура состоит в том, чтобы использовать собственную упрощенную модель, например, модель велосипеда, и распространять систему вперед с оптимальным вводом, проектируя контроллер (MPC или другие).Однако состояния упрощенной модели могут, несомненно, отличаться от реальных из-за ошибки моделирования с течением времени, поэтому нам необходимо повторно инициализировать состояния планировщика пути с реальными состояниями системы (полученными путем измерения или оценки).Таким образом, мы имеем планирование с обратной связью.Вопрос в том, какая частота такого рода повторной инициализации происходит?Высокая частота повторной инициализации делает планирование более точным, но в то же время это может привести к зигзагообразному эталону формы вышивания для контроллера нижнего уровня.

Answer 1

Ответ на этот вопрос очень зависит от системы.Вы правы, говоря, что система с открытым контуром нереализуема.Планирование / контроль обычно выполняется в два этапа.

1) Генерация траектории: обычно это делается прогнозируемо или в разомкнутом контуре (P в MPC).В зависимости от способности контроля нижнего уровня это не нужно делать слишком часто.Например, если выполнение траектории отклоняется от запланированного выше некоторого порога (или выходит за рамки гарантий стабильности), вам придется перепланировать.

2) Отслеживание / выполнение траектории: заданная номинальная траектория (включая номинальный разомкнутый контур)контроли), контроллер нижнего уровня пытается следовать этому как можно точнее.Это будет включать стабилизирующий контроллер, такой как LQR или что-то подобное.

Ключ к пониманию того, что является «слишком быстрым» для перепланирования, заключается в том, насколько сильно ваша система дрейфует с течением времени и какую гарантию безопасности вы хотите произвести.Например, если вы допустите буфер в 5 см вокруг препятствий в плане с разомкнутым контуром, то подходящее время для перепланировки будет, когда робот отклонится от траектории (например, в R3) на некоторый порог менее 5 см.Если вы перепланируете позже, вы не сможете гарантировать, что ваш робот не столкнется со статическими препятствиями в окружающей среде.

Очевидно, что это зависит от точности вашей модели, а также от того, насколько хорошо ваша работа вашего низкоуровневого регулятора соответствует этой траектории.В идеале, если ваша модель достаточно точна, и если ваш низкоуровневый контроль очень хорош, то перепланирование не требуется (при условии статической среды).