扰动鲁棒备份控制屏障函数：面对不确定动力学的安全性
系统与控制
2024-12-16 v2 机器人学
系统与控制
动力系统
摘要
获取受控不变集是安全关键控制中使用控制屏障函数 (CBFs) 所必需的步骤，但对于复杂非线性系统和约束条件而言并非易事。备份控制屏障函数允许在计算可行的条件下在线构建此类集合，通过检查在已知备份控制律下对系统演化（或流）的影响。然而，对于存在未建模扰动的系统，这种流无法直接计算，使得现有方法在这些情境下无法确保安全性。为此，我们利用对名义流和受扰动流的界限来计算在线的前向不变集，通过确保以名义系统演化为中心的扩张范数球管的安全性来实现。我们证明，该集合结果导致鲁棒控制约束，从而通过我们的扰动鲁棒备份控制屏障函数 (DR-bCBF) 解决方案保证受扰动系统的安全性。本文在仿真中验证了所提出框架的有效性，应用于双积分器问题和刚体航天器旋转问题，均存在速率约束。
引用
@article{arxiv.2409.07700,
title = {Disturbance-Robust Backup Control Barrier Functions: Safety Under Uncertain Dynamics},
author = {David E. J. van Wijk and Samuel Coogan and Tamas G. Molnar and Manoranjan Majji and Kerianne L. Hobbs},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.07700},
year = {2024}
}
备注
Accepted for publication in IEEE Control Systems Letters (L-CSS). 6 pages, 4 figures