电气工程与系统科学 > 系统与控制
[提交于 2025年7月17日
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标题: 关于最优衰减控制屏障函数的性质
标题: On the Properties of Optimal-Decay Control Barrier Functions
摘要: 控制屏障函数提供了一种强大的方法,用于合成安全过滤器,以确保以正向集不变性为框架的安全性。 CBFs 的有效性关键在于系统动态上的简单不等式:$\dot{h} \geq - \alpha(h)$。 然而确定类$\mathcal{K}^e$函数$\alpha$是用户定义的选择,这可能会对结果系统行为产生重大影响。 本文形式化了使用最优衰减控制屏障函数(OD-CBFs)选择$\alpha$的过程。 这些函数修改了传统的 CBF 不等式为:$\dot{h} \geq - \omega \alpha(h)$,其中$\omega \geq 0$由安全过滤器自动确定。 详细阐述了该框架的全面特性,包括 OD-CBF 有效性的可处理条件、状态空间中底层集合的控制不变性、安全集合的正向不变性条件,以及在可行性、Lipschitz 连续性和显式表达式方面对基于优化的安全控制器的讨论。 该框架还扩展了现有的高阶 CBF 技术,解决了相对阶消失的安全约束问题。 所提出的方法在仿真中的卫星控制问题上进行了演示。
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