严格反馈非线性系统的安全时滞自适应控制及其在车辆编队中的应用
系统与控制
2024-10-01 v1 系统与控制
摘要
本文针对带有延迟执行器的严格反馈非线性常微分方程(ODE)提出了一种安全时滞自适应控制，其中执行器动态同样是严格反馈非线性 ODE 且时滞长度未知。通过将时滞表述为传输偏微分方程(PDE)，受控对象成为由非线性 ODE-传输 PDE-非线性 ODE 组成的夹心结构，其中 PDE 的传输速度未知。我们提出了一种基于预测器的无过冲反步变换，以构建标称安全时滞补偿控制，保证远端 ODE 的输出从一侧安全跟踪目标轨迹且无下冲。为解决时滞的不确定性，我们结合了近期的时滞自适应与安全自适应技术，构建了安全自适应时滞控制器。该自适应闭环系统确保：1) 在有限时间内精确辨识未知时滞；2) 输出状态始终保持在安全区域内，特别是有限时间后保持在原始安全区域内而非其子集；3) 所有状态有界，且若目标轨迹恒为零则收敛至零。在仿真中，所提控制设计在安全车辆编队应用中得到了验证。它调节相邻车辆间距使其收敛至较小距离，并通过确保它们在任何时候均不突破安全距离来避免碰撞，即使在存在较大未知时滞且速度相对较高的情况下也是如此。
引用
@article{arxiv.2409.19202,
title = {Safe Delay-Adaptive Control of Strict-Feedback Nonlinear Systems with Application in Vehicle Platooning},
author = {Zhenxu Zhao and Ji Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.19202},
year = {2024}
}