面向多控制屏障函数的可行空间监控及其在大规模室内导航中的应用
机器人学
2024-12-03 v2 最优化与控制
摘要
受多个时变控制屏障函数 (CBF) 约束的二次规划 (QP) 已被用于设计安全关键控制器。然而，确保受多个 CBF 约束的 QP 在任何时刻都存在解（在此称为兼容性）并非易事。我们根据其体积量化了由多个 CBF 在某个状态下定义的可行控制输入空间。然后，我们引入一种新颖的可行空间 (FS) CBF，以防止该体积趋于零。我们证明 FS-CBF 是多 CBF 兼容性的一个充分条件。然而，对于高维系统，由于现有计算硬件或理论方法的限制，找到一个有效的 FS-CBF 可能很困难。在这种情况下，我们通过实验表明，将可行空间体积作为一个候选 FS-CBF 施加，不仅能增强可行性，还表现出对用户选择参数（如标称控制器的增益）变化的敏感性降低。最后，我们与一个全局规划器配对，在 AWS 医院 Gazebo 环境中评估了我们的控制器在多个动态移动代理间的导航性能。结果表明，所提出的控制器在维持可行性方面优于标准的 CBF-QP 控制器。
引用
@article{arxiv.2312.07803,
title = {Feasible Space Monitoring for Multiple Control Barrier Functions with application to Large Scale Indoor Navigation},
author = {Hardik Parwana and Mitchell Black and Bardh Hoxha and Hideki Okamoto and Georgios Fainekos and Danil Prokhorov and Dimitra Panagou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.07803},
year = {2024}
}