空中风能系统的安全性感知混合控制
系统与控制
2023-01-02 v1 系统与控制
摘要
推动空中风能(AWE)系统走向商业成功的一个根本关切,是保证系统所施加的安全需求得到满足。然而,由于 AWE 系统的高维复杂性,形式化的数学鲁棒性保证变得难以计算。我们利用 Hamilton-Jacobi (HJ) 可达性分析的研究来计算跟踪飞行路径的最优控制策略,同时对系统施加安全约束。此外,HJ 可达性分析中计算所得值函数的零子水平集指示了后向可达集,即从该状态集出发能够在给定时间内将系统安全驱动至目标集而不进入不良状态的那些状态集合。进一步,我们推导了一个切换律,使得安全控制器可与任意最小受限控制器联合使用,从而提供一个安全的混合控制律。在此种设置下,安全控制器仅当系统接近其可操纵性包络边界时才被激活。这样的混合控制律相较于现有的鲁棒控制方法是一个显著改进,后者通过始终假设最坏情况的环境与系统行为而恶化了性能。我们通过广泛的基于仿真的实验说明了我们的结果。
引用
@article{arxiv.2212.07199,
title = {Safety-Aware Hybrid Control of Airborne Wind Energy Systems},
author = {Nikolaus Vertovec and Sina Ober-Blöbaum and Kostas Margellos},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.07199},
year = {2023}
}
备注
30 pages, 15 figures