统一多速率控制：从底层驱动到高层规划
系统与控制
2022-07-04 v4 系统与控制
摘要
本文提出一种面向在部分可观测环境中运行的非线性自主系统的分层多速率控制架构。控制目标使用语法上 co-safe 的线性时序逻辑（LTL）规约表达，且非线性系统受状态与输入约束。在最高抽象层级，我们使用离散混合可观测马尔可夫决策问题（MOMDP）对系统-环境交互建模，其中环境状态被部分观测。高层控制策略用于更新模型预测控制器（MPC）的约束集与代价函数，该控制器规划参考轨迹。随后，MPC 规划的轨迹被送入底层高频跟踪控制器，其利用控制障碍函数（CBFs）保证有界跟踪误差。我们的策略基于复杂度递增的模型抽象与以不同频率运行的层级。我们证明所提分层多速率控制架构在保障状态与输入约束满足的同时，最大化满足高层规约的概率。最后，我们在受火星探测任务启发的示例的仿真与实验中测试了所提策略，其中仅有部分环境观测可用。
引用
@article{arxiv.2012.06558,
title = {Unified Multi-Rate Control: from Low Level Actuation to High Level Planning},
author = {Ugo Rosolia and Andrew Singletary and Aaron D. Ames},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.06558},
year = {2022}
}