基于控制障碍函数与假设-保证契约的网络系统安全关键控制综合
系统与控制
2020-09-18 v2 系统与控制
最优化与控制
摘要
本文旨在研究网络系统的安全关键控制综合，以保证安全约束的满足。为处理此类系统的大状态维度，采用假设-保证契约将大型综合问题分解为较小的子问题。采用参数化信号时序逻辑 (pSTL) 形式化描述子系统行为，并将其用作契约的模板。我们证明，在有效假设-保证契约下，子系统的鲁棒控制不变集 (RCIs) 可组合形成整个网络系统的鲁棒控制不变集。提出一种上镜图算法来求解有效契约——该方法对稀疏网络具有线性复杂度，从而得到整个网络系统的鲁棒控制不变集。结合控制障碍函数 (CBF) 实现，各子系统状态被保证维持在安全集内。此外，我们提出一种基于 RCI 的应急管模型预测控制方法，能够处理严重应急情况，包括网络拓扑变化。以电网为例演示所提方法。仿真结果包含设定点控制与应急恢复，且安全约束始终得到满足。
引用
@article{arxiv.1911.03452,
title = {Safety-Critical Control Synthesis for network systems with Control Barrier Functions and Assume-Guarantee Contracts},
author = {Yuxiao Chen and James Anderson and Karan Kalsi and Aaron D. Ames and Steven H. Low},
journal= {arXiv preprint arXiv:1911.03452},
year = {2020}
}
备注
arXiv admin note: text overlap with arXiv:1810.10636