ACADO 开源项目使用教程

1. 项目的目录结构及介绍

ACADO 项目的目录结构如下：

acado/
├── CMakeLists.txt
├── LICENSE
├── README.md
├── include/
│   ├── acado_common.h
│   ├── acado_estimator.h
│   ├── acado_integrator.h
│   └── ...
├── src/
│   ├── acado_toolkit.cpp
│   ├── constraints.cpp
│   ├── discretization.cpp
│   └── ...
├── examples/
│   ├── basic_example.cpp
│   ├── advanced_example.cpp
│   └── ...
└── tests/
    ├── test_basic.cpp
    ├── test_advanced.cpp
    └── ...

目录介绍

• include/: 包含项目的头文件，如 acado_common.h 等。
• src/: 包含项目的源代码文件，如 acado_toolkit.cpp 等。
• examples/: 包含示例代码，帮助用户快速上手。
• tests/: 包含测试代码，确保项目的正确性。

2. 项目的启动文件介绍

ACADO 项目的启动文件通常是 examples/basic_example.cpp。这个文件展示了如何使用 ACADO 进行基本的优化控制问题求解。

启动文件内容

#include <acado_toolkit.hpp>
#include <include/acado_gnuplot/gnuplot_window.hpp>

int main( )
{
    USING_NAMESPACE_ACADO

    // 定义优化变量
    DifferentialState x;
    Control u;

    // 定义动力学方程
    DifferentialEquation f;
    f << dot(x) == u;

    // 定义优化问题
    OCP ocp(0, 1, 20);
    ocp.minimizeMayerTerm( x );
    ocp.subjectTo( f );
    ocp.subjectTo( -1.0 <= u <= 1.0 );

    // 设置求解器
    OptimizationAlgorithm algorithm(ocp);
    algorithm.solve();

    // 可视化结果
    GnuplotWindow window;
    window.addSubplot( x, "State x" );
    window.addSubplot( u, "Control u" );
    window.plot();

    return 0;
}

启动文件说明

• #include <acado_toolkit.hpp>: 引入 ACADO 工具包。
• DifferentialState x;: 定义状态变量。
• Control u;: 定义控制变量。
• DifferentialEquation f;: 定义动力学方程。
• OCP ocp(0, 1, 20);: 定义最优控制问题。
• OptimizationAlgorithm algorithm(ocp);: 设置优化算法并求解。
• GnuplotWindow window;: 设置结果可视化。

3. 项目的配置文件介绍

ACADO 项目的配置文件通常是 CMakeLists.txt。这个文件用于配置项目的编译选项和依赖项。

配置文件内容

cmake_minimum_required(VERSION 3.10)
project(ACADO)

set(CMAKE_CXX_STANDARD 11)

# 添加头文件路径
include_directories(include)

# 添加源文件
file(GLOB SRC_FILES "src/*.cpp")

# 添加示例文件
file(GLOB EXAMPLE_FILES "examples/*.cpp")

# 添加测试文件
file(GLOB TEST_FILES "tests/*.cpp")

# 生成可执行文件
add_executable(acado ${SRC_FILES} ${EXAMPLE_FILES} ${TEST_FILES})

# 添加链接库
target_link_libraries(acado ${CMAKE_THREAD_LIBS_INIT})

配置文件说明

• cmake_minimum_required(VERSION 3.10): 设置 CMake 最低版本要求。
• project(ACADO): 设置项目名称。
• set(CMAKE_CXX_STANDARD 11): 设置 C++ 标准。
• include_directories(include): 添加头文件路径。
• `file(GLOB SRC_FILES "src