面向随机动态系统安全性的风险敏感有限时间可达性方法
系统与控制
2019-05-01 v3
摘要
动态系统安全性的经典可达性问题，是计算初始状态集合，使得状态轨迹在给定时间范围内保证停留在给定约束集内。在本文中，我们利用现有的可达性分析理论和风险度量，设计了一种针对有限时间范围内非对抗扰动下随机动态系统安全性的风险敏感可达性方法。具体而言，我们首先引入风险敏感安全集的概念，作为一组初始状态，通过控制策略可将其发生大约束违反的风险降低到所需水平，其中风险使用条件风险价值（CVaR）度量来量化。其次，我们展示风险敏感安全集的计算可归约为一个马尔可夫决策过程（MDP）的求解，其中代价依据 CVaR 评估。第三，利用该归约，我们设计了一种可处理的算法来近似风险敏感安全集，并提供了关于其正确性的理论论证。最后，我们给出一个受雨水集水区设计启发的实际示例，以展示风险敏感可达性分析的效用。特别地，我们的方法允许从业者将风险敏感水平从最坏情况（哈密顿-雅可比可达性分析的典型情况）调节到风险中性（随机可达性分析的情况）。
引用
@article{arxiv.1902.11277,
title = {A Risk-Sensitive Finite-Time Reachability Approach for Safety of Stochastic Dynamic Systems},
author = {Margaret P. Chapman and Jonathan Lacotte and Aviv Tamar and Donggun Lee and Kevin M. Smith and Victoria Cheng and Jaime F. Fisac and Susmit Jha and Marco Pavone and Claire J. Tomlin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1902.11277},
year = {2019}
}