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龙图腾网恭喜山东科技大学申请的专利一种基于非线性优化算法的AGV轨迹跟踪控制方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119472317B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-27发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202510074423.6，技术领域涉及：G05B13/04；该发明授权一种基于非线性优化算法的AGV轨迹跟踪控制方法是由张焕水;王宏霞;吕传志设计研发完成，并于2025-01-17向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于非线性优化算法的AGV轨迹跟踪控制方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于非线性优化算法的AGV轨迹跟踪控制方法，属于轨迹跟踪技术领域，包括如下步骤：步骤1、根据AGV在二维平面中的运动学关系建立离散运动模型；步骤2、基于离散运动模型，根据参考轨迹设计AGV的二次损失函数；步骤3、计算所有采样时刻控制输入的梯度；步骤4、计算所有采样时刻控制输入的海森矩阵；步骤5、设计非线性优化算法并求最优解；步骤6、将最优解的第一个控制输入转化为控制指令驱动AGV运行；当AGV在平面坐标系下的位姿发生变化时，重复执行步骤3‑步骤5，进而实现AGV的轨迹跟踪控制。本发明计算效率高且稳定，有助于实现在线实时的高精度AGV轨迹跟踪。

本发明授权一种基于非线性优化算法的AGV轨迹跟踪控制方法在权利要求书中公布了：1.一种基于非线性优化算法的AGV轨迹跟踪控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、根据AGV在二维平面中的运动学关系建立离散运动模型；步骤2、基于离散运动模型，根据参考轨迹设计AGV的二次损失函数；步骤3、计算所有采样时刻控制输入的梯度；具体过程为：步骤3.1、记所有采样时刻k＝0,...,N的控制输入为X＝[u′0,...,u′N]′，其中，u′0、u′N分别为第0个采样时刻AGV在平面坐标系下的控制输入u0的转置、第N个采样时刻AGV在平面坐标系下的控制输入uN的转置；给定所有采样时刻k＝0,...,N的控制输入X的初始迭代值；步骤3.2、执行公式1，得到所有采样时刻的位姿；步骤3.3、计算所有采样时刻的协态变量；具体过程为：步骤3.3.1、基于离散运动模型和二次损失函数，定义如下的第一哈密尔顿函数：Hxk,uk,λk+1＝[[xk-xrk]′Q[xk-xrk]+[uk-urk]′R[uk-urk]]+λ′k+1xk+13；其中，H·表示第一哈密尔顿函数；λk+1＝[λ1k+1,λ2k+1,λ3k+1]′表示第k+1个采样时刻xk+1对应的协态变量；λ1k+1、λ2k+1、λ3k+1分别为第k+1个采样时刻x1k+1、x2k+1、x3k+1对应的协态变量；xk+1＝[x1k+1,x2k+1,x3k+1]′表示第k+1个采样时刻AGV在平面坐标系下的位姿；λ′k+1为λk+1的转置；步骤3.3.2、协态变量λk+1满足如下的方程： λN+1＝03×15；其中，λk表示第k个采样时刻xk对应的协态变量；λN+1表示第N+1个采样时刻xN+1对应的协态变量，此时的协态变量是给定的终端值；xN+1表示第N+1个采样时刻AGV在平面坐标系下的位姿；03×1表示3维的零向量；步骤3.3.3、执行公式4，得到所有采样时刻的协态变量；步骤3.4、计算二次损失函数J关于所有采样时刻控制输入的梯度，公式如下： 其中，表示二次损失函数J关于所有采样时刻控制输入的梯度，该梯度共有M个索引位置，M和N的关系为M＝2N+1；是一个二维行向量，包含两个元素，分别为梯度的第0个和第1个索引位置的元素；是一个二维行向量，包含两个元素，分别为梯度的第M-2个和第M-1个索引位置的元素；步骤4、计算所有采样时刻控制输入的海森矩阵；具体过程为：步骤4.1、计算所有采样时刻的正向迭代伴随状态和倒向迭代伴随状态；具体过程为：步骤4.1.1、定义如下的第二哈密尔顿函数： 其中，H0·为第二哈密尔顿函数；σk+1表示第k+1个采样时刻xk+1对应的倒向迭代伴随状态；ηk表示第k个采样时刻λk对应的正向迭代伴随状态；σ′k+1为σk+1的转置；η′k为ηk的转置；取第0个索引位置的元素并记为Φ1x0,u0,λ1；x0、u0、λ1分别为第0个采样时刻AGV在平面坐标系下的初始位姿、第0个采样时刻AGV在平面坐标系下的控制输入、第1个采样时刻的协态变量；步骤4.1.2、正向迭代伴随状态和倒向迭代伴随状态分别满足如下的方程： η0＝σN+1＝03×110；其中，ηk+1表示第k+1个采样时刻λk+1对应的正向迭代伴随状态；σk表示第k个采样时刻xk对应的倒向迭代伴随状态；η0表示第0个采样时刻λ1对应的正向迭代伴随状态，此时的正向迭代伴随状态是给定的初始值；σN+1表示第N+1个采样时刻xN+1对应的倒向迭代伴随状态，此时的倒向迭代伴随状态是给定的终端值；步骤4.1.3、分别执行公式8和公式9，得到所有采样时刻k＝0,...,N的正向迭代伴随状态和倒向迭代伴随状态；步骤4.2、计算海森矩阵第一行元素；具体过程为：执行公式11，得到海森矩阵第一行元素： 其中，表示二次损失函数J关于所有采样时刻控制输入的海森矩阵第一行元素，共有M个索引位置；是一个二维行向量，包含两个元素，分别为海森矩阵第一行的第0个和1个索引位置的元素，是一个二维行向量，包含两个元素，分别为海森矩阵第一行的第M-2个和第M-1个索引位置的元素；步骤4.3、海森矩阵其他奇数行的元素的计算方式与第一行元素的计算方式相同，计算时，改变公式7第二哈密尔顿函数中的Φ1x0,u0,λ1，每次计算时，x、u、λ括号内的数值依次加一，即依次取下一个元素；海森矩阵偶数行元素的计算方式与第一行元素的计算方式相同，计算时，取第1个索引位置的元素并记为φ2x0,u0,λ1，改变第二哈密尔顿函数中的φ1x0,u0,λ1为Φ2x0,u0,λ1，每次计算时，x、u、λ括号内的数值依次加一，即依次取下一个元素；所有行的元素构成海森矩阵；步骤5、设计非线性优化算法并求最优解；步骤6、将最优解的第一个控制输入转化为控制指令驱动AGV运行；当AGV在平面坐标系下的位姿发生变化时，重复执行步骤3-步骤5，进而实现AGV的轨迹跟踪控制。

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