In this thesis, an optimization based steering methods based on differential flatness and quadratic programming has been investigated. The method has been implemented into an RRT*-planner and tested in simulation. Differential flatness is a useful property of certain dynamical systems that allows the states and inputs of the system to be transformed to a differentially flat representation, allowing for feasible trajectory generation by purely geometric methods. In the following thesis, the general 1-trailer system is considered. The purpose of the steering method is to conncet two arbitray sampled points with a feasible trajectory, with low computational effort, in order for it to be used in real time. This is done by parameterization of the trajectory using polynomials as basis functions and formulating the problem as a convex quadratic program, minimizing acceleration and jerk, subject to boundary conditions and nonholonomic constraints on velocity, acceleration and curvature. The results show that it is possible to formulate and solve nonholonomic motion planning problems using quadratic programming methods. The results also show promise in terms of path quality and computational time, however, some challanges regarding the method, mainly regarding, sampling, feasibility and time allocation, are also reported which must be adressed further. The steering method shows promising results in terms of the generated paths and solution time, but more testing and implementation is required for further evaluation. / I denna avhandling undersöker vi en optimeringsbaserad styrmetod baserad på differentiell planhet och kvadratisk programmering. Denna metod har implementerats i en RRT*-planerare och testats i simulering. Differentiell planhet är en användbar egenskap hos vissa dynamiska system som gör att tillstånden och styrsignalerna i systemet kan transformeras till en differentiellt platt represenation, vilket underlättar generering av banor. I följande avhandling betraktas det allmäna 1-trailer systemet. Syftet med styrmetoden är att koppla samman två godtyckliga konfigurationer med en körbar bana, med låg beräkningstid, för att kunna användas i realtid. Detta görs med en parameterisering av banan med hjälp av polynom som basfunktioner, samt formulering av ett konvext kvadratisk optimeringsproblem, med syfte att minimera acceleration och ryck, med initial-och ändvillkor, samt begränsningar på hastighet, acceleration och kurvatur som bivillkor. Resultaten visar att det är möjligt att lösa icke-holonomiska rörelseplaneringsproblem med konvex-kvadratiska programmeringsmetoder. Resultaten är lovande, då körbara kollisionsfria vägar kunde hittas med låg beräkningstid. Vissa utmaningar angående metoden rapporteras dock, främst vad gäller beräkningstid, implementation, bankvalitet och tidsallokering, rapporteras också som måste undersökas ytterligare. Styrmetoden visar lovande resultat när det gäller genererade banor och beräkningstid, men mer testning och implementering i en fullständig RRT-planerare krävs för ytterligare utvärdering av fler körscenarion, samt en mer effektiv implementation.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-335889 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Norgren, Marcus |
| Publisher | KTH, Optimeringslära och systemteori |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-SCI-GRU ; 2021:392 |
Page generated in 0.0023 seconds