通过等变性实现时变控制障碍函数的解耦设计

本文提出了一种系统性的时变控制障碍函数（CBF）设计方法，由时不变分量和多个时变分量组成，利用系统动力学的结构特性。该方法涉及构造一类特定的时不变 CBF，用以编码系统相对于给定约束的动态能力，并随后附加适当设计的时变变换。虽然均匀变化时不变 CBF 的变换可应用于任意系统，但利用动力学中结构特性——特别是等变性——的变换能够处理更广泛、更具表达力的时变约束类。本文展示了如何在时变 CBF 的设计中利用此类特性。所提出的方法将时变部分的设计与底层 CBF 的计算代价高昂的构造解耦，从而为时变 CBF 的设计提供了一种计算上更具吸引力的方法。该方法考虑了输入约束和欠驱动，且仅需关于约束时变的定性知识，使其适用于不确定环境中的应用。