结合模型预测控制与控制障碍函数实现同时车道保持与避障
系统与控制
2022-04-14 v1 系统与控制
摘要
在这项工作中，我们结合模型预测控制(Model Predictive Control, MPC)与控制障碍函数(Control Barrier Function, CBF)设计方法，创建了一种用于同时车道保持(lane-keeping, LK)与障碍物规避(obstacle avoidance, OA)的分层控制律：在低层，MPC在标称运行期间通过轨迹跟踪执行LK；在高层的，设计了不同的基于CBF的安全滤波器以确保LK和OA，并在一些实际场景中进行了比较。特别地，我们表明指数安全(Exponential Safety, ESf)和规定时间安全(Prescribed-Time Safety, PTSf)滤波器在必要时覆盖MPC控制，当安全被适当优先时，会产生可行的二次规划。我们还通过使用输入约束CBF研究了受输入约束的控制设计。最后，我们在两个针对早期和晚期检测障碍物场景的仿真研究中，比较了ESf、PTSf及其输入约束对应组合相对于LK和OA目标的性能。
引用
@article{arxiv.2204.06136,
title = {Simultaneous Lane-Keeping and Obstacle Avoidance by Combining Model Predictive Control and Control Barrier Functions},
author = {Sven Brüggemann and Drew Steeves and Miroslav Krstic},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.06136},
year = {2022}
}