基于屏障调节辅助变量的扰动型高相对度系统无限时序最优控制安全合成

最优稳定安全关键非线性系统需要在长期性能与严格安全约束之间进行平衡。现有的基于二次规划的控制屏障函数（CBF）安全过滤器是点态的，可能在保护动作与名义最优控制冲突时表现出仔细行为和局部捕获。本文通过嵌入基于屏障-Lyapunov函数（BLF）的保护动作于系统动力学中，并引入屏障调节辅助变量，从而将原受限问题在扩展状态空间上重构为无约束问题。为缓解局部捕获，本文引入适应性对齐条件法向正交激发，以激活方式适应调制名义控制器与保护控制器之间的方向对齐程度，并将其作为$\mathcal{L}2$扰动在$H\infty$公式中纳入。对于扰动下的高相对度系统，本文进一步通过屏障补偿项扩展递归高阶安全集构建，以获得高阶BLF并制定对抗性扰动衰减问题，该问题通过安全探索增强的在线评论学习近似求解。仿真结果表明，局部捕获降低，安全-性能权衡得到改善，在扰动下实现安全操作。