基于扩张区域吸引力的非线性安全控制Barriera-Riccati综合

我们提出了一种基于Riccati方程的安全关键非线性控制框架，将barrier states（BaS）方法与State-Dependent Riccati Equation（SDRE）方法相结合。BaS公式通过辅助状态嵌入安全约束到系统动力学中，使安全性能够作为一个控制目标来处理。为了克服线性BaS控制器吸引力区域的限制，我们将该框架扩展到非线性系统，采用SDRE综合方法处理barrier-augmented动力学，推导出 certify前向不变性的大区域吸引力并保证渐近安全稳定的矩阵不等式条件。所得控制器可通过点态Riccati求解在线计算。我们在不稳定受约束系统和杂乱四旋翼机导航任务上进行验证，展示了改进的约束处理、可扩展性和在安全边界附近的鲁棒性。该框架为在安全关键环境中综合非线性安全反馈提供了原则且可计算的解决方案。