面向多障碍物和速度约束的欧拉-拉格朗日系统的安全关键控制
系统与控制
2024-06-04 v1 系统与控制
摘要
本文研究针对受多球形障碍物和速度约束（符合可实现的速度范围）的欧拉-拉格朗日(EL)系统的安全关键控制问题。其核心策略是利用潜在的内外环结构，为该类EL系统设计一种新的级联控制器。具体而言，外环控制器基于二次规划(QP)设计，以避免球形障碍物并生成满足速度限制的速度参考信号。充分利用能量守恒特性，设计一种非线性速度跟踪控制器构成内环。一个主要难点在于，当存在多个约束时，标准QP算法可能不可 Lipschitz 连续。为解决此问题，我们提出一种改进的QP算法，通过合理选取正基使可行域重新塑形，从而在保持可行性的同时，使外环控制器在局部 Lipschitz。我们证明，只要球形障碍物满足一定的距离条件，约束满足问题即可求解。该方案通过数值仿真和基于 链平面操作机的实验进行验证。
引用
@article{arxiv.2406.01153,
title = {Safety-Critical Control of Euler-Lagrange Systems Subject to Multiple Obstacles and Velocity Constraints},
author = {Zhi Liu and Si Wu and Tengfei Liu and Zhong-Ping Jiang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.01153},
year = {2024}
}