nmpc圆形轨迹跟踪C代码
时间: 2023-08-06 16:19:38 浏览: 43
以下是一个简单的NMPC(非线性模型预测控制)圆形轨迹跟踪的C代码示例:
```
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#define N 10 // 预测步数
#define dt 0.1 // 控制周期
#define L 1.0 // 车辆轴距
#define v0 5.0 // 初始速度
#define r 10.0 // 圆形轨迹半径
// 状态量
typedef struct state {
double x; // x坐标
double y; // y坐标
double yaw; // 航向角
double v; // 速度
} state;
// 控制量
typedef struct control {
double delta; // 前轮转角
double a; // 加速度
} control;
// 简单的模型预测函数
void modelPredict(state x[N], control u[N], state x0, control u0) {
int i;
double beta = atan(L / (r + x0.v * dt)); // 求解侧偏角
double delta = atan2(x0.y + r * sin(x0.yaw), x0.x + r * cos(x0.yaw)) - x0.yaw; // 求解前轮转角
u0.delta = delta - beta; // 求解前轮转角偏差
u0.a = v0 / dt; // 加速度设定
for (i = 0; i < N; i++) {
x[i].x = x0.x + x0.v * cos(x0.yaw) * dt; // 预测下一状态x坐标
x[i].y = x0.y + x0.v * sin(x0.yaw) * dt; // 预测下一状态y坐标
x[i].yaw = x0.yaw + x0.v * tan(u0.delta) / L * dt; // 预测下一状态航向角
x[i].v = x0.v + u0.a * dt; // 预测下一状态速度
u[i] = u0; // 控制量不变
x0 = x[i]; // 更新状态
u0 = u[i]; // 更新控制量
}
}
// 控制器
control controller(state x[N], state x0, control u0) {
control u[N];
modelPredict(x, u, x0, u0);
return u[0]; // 返回第一个预测控制量
}
// 主函数
int main() {
state x[N]; // 状态数组
control u[N]; // 控制量数组
state x0 = {r, 0, 0, v0}; // 初始状态
control u0 = {0, 0}; // 初始控制量
double t = 0;
int i;
for (i = 0; i < N; i++) {
x[i] = x0; // 状态初始化
}
while (t < 30) {
control u = controller(x, x0, u0); // 计算控制量
x0.x = x0.x + x0.v * cos(x0.yaw) * dt; // 计算下一状态x坐标
x0.y = x0.y + x0.v * sin(x0.yaw) * dt; // 计算下一状态y坐标
x0.yaw = x0.yaw + x0.v * tan(u.delta) / L * dt; // 计算下一状态航向角
x0.v = x0.v + u.a * dt; // 计算下一状态速度
x[0] = x0; // 更新状态
u0 = u; // 更新控制量
t += dt; // 时间推进
printf("t=%.3f, x=%.3f, y=%.3f, yaw=%.3f, v=%.3f\n", t, x0.x, x0.y, x0.yaw, x0.v); // 输出状态
}
return 0;
}
```
该代码假设车辆行驶在一个固定半径的圆形轨迹上,通过NMPC控制器来实现车辆跟踪该圆形轨迹。该代码中使用了一个简单的车辆模型进行预测,其中状态量包括车辆的x、y坐标、航向角和速度,控制量包括前轮转角和加速度。在主函数中,通过循环计算下一状态的状态量和控制量来实现车辆的运动和控制。
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