OpEnでMPCへの扉をオープン

制御工学勉強会第27回（2025/12/06） 制御ツール芸特別会　お気軽セッションでの発表

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1. OpEnでMPCへの扉をオープン（極寒） ～寒くなったって？ははは、もう既に冬だろう？～ ざきまつ（最適化屋さんのすがた） 制御工学勉強会 第027回（2025/12/06） 制御ツール芸大会 ：santana_hammer ：https://trigger-fk.github.io
2. MPCツール
3. MPCツール R. Vershueren et.al., “acados—a modular open-source framework for fast embedded optimal control,” Mathematical Programming Computation, vol. 14, pp. 147-183, 2022.
4. acados J. Li, J. Sugihara and M. Zhao, "Servo Integrated Nonlinear Model Predictive Control for Overactuated Tiltable-Quadrotors," IEEE Robotics and Automation Letters, vol. 9, no. 10, pp. 8770-8777, 2024.
5. ここで多分来るであろう質問 Q. なんでAcadosではなく、OpEnの話をするの？ A. 僕が使っているから うるせぇ，組合せ最適化問題であるL0スパース最適制御問題ぶつけてNP困難に陥らせてやろうか
6. What is OpEn? • NMPCを組み込みマイコン等で実行するために設計 • 計算が軽量なアルゴリズムであるPANOCを採用 • ヘッセ行列の逆行列計算など計算負荷の高い処理を回避 • OptimizerのコアをRustで構成（メモリ安全かつ高速） ➢ 依存関係のないRust/Cコードを生成するよ ➢ Pythonインターフェースに対応 ➢ MATLABはサポート終了 • Non-convex, Non-smoothな最適化問題にも対応可能 ➢ 衝突回避などの制御問題も扱えるよ
7. 玄人向け：内部アルゴリズム PANOC (Proximal Averaged Newton-type method for Optimal Control / Optimality Conditions) L.Stella et.al., "A Simple and Efficient Algorithm for Nonlinear Model Predictive Control," IEEE 56th Annual Conference on Decision and Control, pp. 1939-1944, 2017.
8. 動かしてみよう サンプルコードはこちら：https://github.com/Trigger-FK/OpEn_unicycle もともとは自分の研究用テンプレなので、BSD 2-Clauseライセンスをつけてます…ごめんなさい…
9. ここで多分来るであろう質問 Q. ROS1とかROS2とかでも使えるの…？ A. 使おうと思えば使える • ROS1については、OpEn側でちゃんと対応していて、Exampleも整備されてる • ROS2…？対応してたら今頃僕は苦労していません（吐血）
10. まとめ • 高速なNMPC向けのツールだよ！！ • 数学的にも、解の収束について保証されているよ！！ • 直感的に書けるよ！！ • ROS1との連携、アルヨ！！（なおROS2）