面向安全约束弹性系统的基于图的控制器综合

对损伤、部件退化与对抗行动的弹性是自主系统设计中的关键考量。除了设计旨在预防此类负面事件的策略外，自主系统即便在部分丧失控制权限时仍能够实现其控制目标也至关重要。尽管权限丧失限制了系统的控制能力，仍有可能利用剩余权限使系统控制目标保持可达。在本文中，我们考虑一类具有离散时间线性动力学的自主系统的最优设计问题，其中可用控制作用依赖于因权限丧失而产生的对抗输入。核心问题是如何对系统可施加的控制输入集合进行划分，使得无论对抗输入将可用控制输入限制为单一划分元素中的哪一个，系统状态始终保持在安全集内。我们首先将此类问题解释为一种安全博弈的变体，随后解释为图上存在适当边标记的问题。我们给出了存在性条件以及一种计算高效的算法，用于确定保障系统安全性的系统设计与控制策略。我们通过两个示例说明了结果：一台受损自主车辆，以及一种在确保最小运行数字和的信道上进行通信的方法。