高相对阶与输入约束下卫星轨迹的鲁棒控制障碍函数
系统与控制
2023-06-12 v4 系统与控制
最优化与控制
摘要
本文提出了在存在输入约束与有界扰动时，为非线性、控制仿射系统构造控制障碍函数 (CBFs) 的方法。更具体地，给定一个相对于系统动态具有高阶相对度的约束函数，本文考虑三种方法——两种针对相对度 2，一种针对更高相对度——以创建其零亚水平集为约束函数零亚水平集子集的 CBFs。作为关于输入约束、系统动态与扰动界的函数，开发了三种特殊形式的鲁棒 CBFs (RCBFs)，使得对于 RCBF 零亚水平集中的状态，关于控制输入的所得 RCBF 条件总是可行的。随后以切换方式强制执行 RCBF 条件，这使得系统能够安全运作，在远离安全集边界时不强制 RCBF 条件，并允许调节轨迹接近安全集边界的紧密程度。所提方法在仿真中得到验证，展示了所开发的 RCBFs 应用于具有低推力执行器的卫星的小行星飞越场景，以及具有大推力执行器的卫星的小行星邻近操作。
引用
@article{arxiv.2107.04094,
title = {Robust Control Barrier Functions under High Relative Degree and Input Constraints for Satellite Trajectories},
author = {Joseph Breeden and Dimitra Panagou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.04094},
year = {2023}
}
备注
21 pages, extended version contains additional simulations and proofs. Accepted to Automatica