Optimización de Trayectorias para Sistemas Sujetos a Restricciones No Holónomas

Abstract

Resumen. Presentamos una estrategia numérica para calcular trayectorias válidas para sistemas sin deriva con restricciones diferenciales no integrables que minimicen el consumo de energía expresado como la norma del control. Utilizamos herramientas de la teoría del control óptimo y la programación no lineal para formular y resolver el problema de optimización. Primero analizamos las condiciones necesarias que debe satisfacer el control óptimo. Posteriormente convertimos el problema de dimensión infinita a un problema de optimización no lineal de dimensión finita. Esta formulación nos permite generar las trayectorias deseadas utilizando una estrategia simple y eficiente basada en la Programación Cuadrática Secuencial (PCS). Comparamos la estrategia propuesta con el algoritmo desarrollado por [Fernandes, et al., 1994], en términos de convergencia y tiempo de cálculo, utilizando varios modelos cinemáticos de robots móviles con ruedas y remolques y también un modelo dinámico de robot espacial.