基于控制屏障函数的固定翼飞机碰撞避免与地理围栏
系统与控制
2025-01-29 v3 机器人学
系统与控制
动力系统
摘要
在航空航天控制中，安全关键故障往往导致致命后果。因此，飞机上的控制系统必须确保严格满足安全约束，最好能提供安全行为的正式保证。本文建立了固定翼飞机在碰撞避免和地理围栏任务中的安全关键控制。开发了一个控制框架，其中运行时保证（RTA）系统在必要时调节飞机的标称飞行控制器，以防止其与其他飞机碰撞或穿越空间边界（地理围栏）。RTA被表述为使用控制屏障函数（CBF）的安全滤波器，并具有安全行为的正式保证。针对非线性运动学固定翼飞机模型，构建并比较了CBF。所提出的基于CBF的控制器展示了同时执行碰撞避免和地理围栏的能力，通过在运动学模型和高保真动力学模型上的仿真得到了验证。
引用
@article{arxiv.2403.02508,
title = {Collision Avoidance and Geofencing for Fixed-wing Aircraft with Control Barrier Functions},
author = {Tamas G. Molnar and Suresh K. Kannan and James Cunningham and Kyle Dunlap and Kerianne L. Hobbs and Aaron D. Ames},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.02508},
year = {2025}
}
备注
Accepted to the IEEE Transactions on Control System Technology. 15 pages, 7 figures