nmpc圆形轨迹跟踪C代码

时间: 2023-08-06 16:19:29 浏览: 140
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C 代码 使用蒙特卡罗方法估计函数的积分 在 2D 圆形环形的内部annulus_monte_carlo.rar

以下是一个基于NMPC算法的圆形轨迹跟踪C代码示例: ```c #include <stdio.h> #include <math.h> #define PI 3.1415926 #define N 10 // 控制时域 #define M 3 // 状态量 #define P 2 // 控制量 // 状态方程 void f(double x[M], double u[P], double dt, double y[M]) { y[0] = x[0] + dt * x[2] * cos(x[3]); y[1] = x[1] + dt * x[2] * sin(x[3]); y[2] = x[2] + dt * u[0]; y[3] = x[3] + dt * u[1] / x[2]; } // 预测误差函数 double h(double x[M], double u[P], double dt, double z[M]) { double y[M]; f(x, u, dt, y); z[0] = x[0] - y[0]; z[1] = x[1] - y[1]; z[2] = x[2] - y[2]; z[3] = x[3] - y[3]; return sqrt(z[0]*z[0] + z[1]*z[1] + z[2]*z[2] + z[3]*z[3]); } // 优化目标函数 double obj(double u[P], double x0[M], double dt) { double x1[M], x2[M], x3[M], x4[M], x5[M], x6[M], x7[M], x8[M], x9[M], x10[M]; double z1[M], z2[M], z3[M], z4[M], z5[M], z6[M], z7[M], z8[M], z9[M], z10[M]; f(x0, u, dt, x1); f(x1, u, dt, x2); f(x2, u, dt, x3); f(x3, u, dt, x4); f(x4, u, dt, x5); f(x5, u, dt, x6); f(x6, u, dt, x7); f(x7, u, dt, x8); f(x8, u, dt, x9); f(x9, u, dt, x10); double err = h(x1, u, dt, z1) + h(x2, u, dt, z2) + h(x3, u, dt, z3) + h(x4, u, dt, z4) + h(x5, u, dt, z5) + h(x6, u, dt, z6) + h(x7, u, dt, z7) + h(x8, u, dt, z8) + h(x9, u, dt, z9) + h(x10, u, dt, z10); return err; } // 优化算法 void nmpc(double x0[M], double u0[P], double dt, double u[P]) { double u1[P], u2[P], u3[P], u4[P], u5[P], u6[P], u7[P], u8[P], u9[P], u10[P]; double obj0 = obj(u0, x0, dt); double obj1 = obj(u1, x0, dt); double obj2 = obj(u2, x0, dt); double obj3 = obj(u3, x0, dt); double obj4 = obj(u4, x0, dt); double obj5 = obj(u5, x0, dt); double obj6 = obj(u6, x0, dt); double obj7 = obj(u7, x0, dt); double obj8 = obj(u8, x0, dt); double obj9 = obj(u9, x0, dt); double obj10 = obj(u10, x0, dt); double obj_min = obj0; int idx_min = 0; if (obj1 < obj_min) { obj_min = obj1; idx_min = 1; } if (obj2 < obj_min) { obj_min = obj2; idx_min = 2; } if (obj3 < obj_min) { obj_min = obj3; idx_min = 3; } if (obj4 < obj_min) { obj_min = obj4; idx_min = 4; } if (obj5 < obj_min) { obj_min = obj5; idx_min = 5; } if (obj6 < obj_min) { obj_min = obj6; idx_min = 6; } if (obj7 < obj_min) { obj_min = obj7; idx_min = 7; } if (obj8 < obj_min) { obj_min = obj8; idx_min = 8; } if (obj9 < obj_min) { obj_min = obj9; idx_min = 9; } if (obj10 < obj_min) { obj_min = obj10; idx_min = 10; } switch (idx_min) { case 0: u[0] = u0[0]; u[1] = u0[1]; break; case 1: u[0] = u1[0]; u[1] = u1[1]; break; case 2: u[0] = u2[0]; u[1] = u2[1]; break; case 3: u[0] = u3[0]; u[1] = u3[1]; break; case 4: u[0] = u4[0]; u[1] = u4[1]; break; case 5: u[0] = u5[0]; u[1] = u5[1]; break; case 6: u[0] = u6[0]; u[1] = u6[1]; break; case 7: u[0] = u7[0]; u[1] = u7[1]; break; case 8: u[0] = u8[0]; u[1] = u8[1]; break; case 9: u[0] = u9[0]; u[1] = u9[1]; break; case 10: u[0] = u10[0]; u[1] = u10[1]; break; } } int main(void) { double x[M] = {0, 0, 1, PI/2}; // 初始状态 double u[P] = {0, 0}; // 初始控制量 double dt = 0.1; // 时间间隔 double r = 1; // 圆形半径 double center_x = 0; // 圆心横坐标 double center_y = 0; // 圆心纵坐标 double theta = 0; // 圆形轨迹的角度 for (int i = 0; i < 100; i++) { // 计算圆心坐标 center_x = x[0] + r * cos(theta); center_y = x[1] + r * sin(theta); // 计算控制量 double u0[P] = {r * cos(theta+dt) - r * cos(theta), r * sin(theta+dt) - r * sin(theta)}; nmpc(x, u, dt, u0); // 更新状态 f(x, u, dt, x); // 更新角度 theta = atan2(center_y - x[1], center_x - x[0]); printf("x=%.2f, y=%.2f, v=%.2f, theta=%.2f, u=[%.2f, %.2f]\n", x[0], x[1], x[2], x[3], u[0], u[1]); } return 0; } ``` 该代码实现了一个简单的NMPC算法,用于使一个小车沿着圆形轨迹移动。具体来说,每个时间步骤,代码会计算圆心坐标,然后用NMPC算法计算控制量,更新状态,最后更新角度。
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