障碍散布环境中拉格朗日系统的可证明安全控制
最优化与控制
2021-02-12 v1 机器人学
摘要
我们提出了一种混合反馈控制律,可保证一类拉格朗日系统在含障碍环境中的安全性与渐近稳定性。与进行轨迹规划并实现轨迹跟踪反馈控制律不同,我们的方法需要环境中的一系列位置(路径规划)以及无障碍空间的抽象表示。遵循路径规划的问题随后被解释为一系列到达-回避问题:系统需依次到达路径规划中的每个位置,同时始终停留在安全区域内。无障碍椭球被用作定义此类安全区域的方式,每个椭球包围两个连续的位置。可行控制障碍函数(CBF)直接由几何约束即椭球创建,确保前向不变性,从而确保安全。到达每个位置的可达性由渐近稳定控制李雅普诺夫函数(CLF)保证。CBF 与 CLF 随后被编码为二次规划(QP),无需松弛变量。此外,我们还提出了一种切换机制,即使在不同 QP 之间过渡时也能保证控制律正确且定义良好。仿真展示了所提方法在两种复杂场景中的有效性。
引用
@article{arxiv.2009.02148,
title = {Provably Safe Control of Lagrangian Systems in Obstacle-Scattered Environments},
author = {Fernando S. Barbosa and Lars Lindemann and Dimos V. Dimarogonas and Jana Tumova},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.02148},
year = {2021}
}
备注
8 pages, 4 figures, to be published in CDC 2020