面向执行器约束安全的软最小与软最大障碍函数

本文提出了两种新的控制方法，用于在满足执行器约束（控制量位于凸多面体内）的条件下保证安全性（停留在安全集中）。控制信号通过实时优化计算，包括受仿射约束的线性与二次规划，并证明这些优化是可行的。第一种控制方法依赖于软最小障碍函数，该函数利用在已知备份控制下系统轨迹的有限时间域预测构造。主要结果表明该控制是连续的且满足执行器约束，并且安全集的一个子集在该控制下是前向不变的。接下来，我们将该方法推广到允许多个备份控制的情形。第二种方法依赖于组合的软最大/软最小障碍函数，并具有与第一种方法类似的性质。我们在倒立摆和非完整地面机器人的数值仿真上演示了这些控制。