基于保形预测的不可控动态智能体间信号时序逻辑控制综合

在不可控动态智能体存在的情况下，满足时序逻辑规范的动力系统控制因智能体先验未知行为而具有挑战性。现有工作考虑了所有智能体可控、智能体模型确定且已知、或不提供安全保证的问题。我们提出了一种预测控制综合框架，该框架以高概率保证在存在不可控随机智能体时，定义在可控系统上的信号时序逻辑（STL）任务的满足。我们使用轨迹预测器和保形预测为每个不可控智能体构建在多个未来时间步上有效的概率预测区域。具体地，我们构建了一个跨所有智能体和时间步的归一化预测区域，以减少保守性并提高数据效率。然后，我们制定了一个最坏情况的双层混合整数规划（MIP），该规划考虑了预测区域内所有智能体的实现，以获得一个开环控制器，该控制器以高概率可证明地保证任务满足。为了高效求解该双层MIP，我们基于原始双层公式的KKT条件提出了一个等价的MIP程序。在此基础上，我们设计了一个闭环控制器，其中递归可行性和任务满足都可以以高概率得到保证。我们在两个案例研究中说明了我们的控制综合框架。