CLF-CBF-QP新形式下非线性系统的安全攸关控制与优化
龙离军
胡腾飞
东北大学信息科学与工程学院,辽宁沈阳110819
摘要：利用二次规划(QP)结合控制Lyapunov函数(CLF)和控制障碍函数(CBF)形成非线性系统的一种安全攸关控制策略,称为CLF-CBF-QP,其在实现控制目标和确保安全之间起到协调作用.然而,一旦引入附加的约束,如输入约束,QP求解可能变得不可行.另外,当考虑系统本身的体积或环境中存在快速移动的障碍物时,动态系统与障碍物发生碰撞的可能性会极大地提高.因此,本文首先从控制输入空间和状态空间的角度分别分析QP求解可行性以及CLF和CBF中参数对QP求解可行性和系统性能的影响,并提出一种CLF-CBF-QP新形式来提高优化问题的可解性;其次,在考虑动态系统本身的体积且环境中存在动态障碍物时,设计一种CBF新形式使其仍能保证系统的安全性;最后,通过线性平面四旋翼在存在动态或静态障碍物的环境中进行轨迹跟踪来验证所提出方法的有效性.
关键词：控制Lyapunov函数控制障碍函数二次规划安全攸关控制
资助基金：国家自然科学基金(62173075)国家自然科学基金(61773100)辽宁省兴辽英才计划项目(XLYC1907043)中央高校基本科研业务费资助(N2004015)
论文发表日期：2022-08-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 1387-1396 )
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