安全な多重レート制御器の構築的設計手法

Conceptos Básicos

本研究では、微分平坦性を活用して、安全性を保証する多重レート制御アーキテクチャを提案する。高レベルのMPCプランナーと低レベルのフィードバック制御器を連携させることで、オンラインでの最適化と安全性の両立を実現する。

Resumen

本論文では、微分平坦システムの特性を活用した多重レート制御アーキテクチャを提案している。

高レベルでは、線形MPCを用いて参照軌道を生成する。この際、参照軌道が安全集合内に収まるよう、安全集合を収縮させている。
低レベルでは、入力-状態安定(ISS)フィードバック制御器を設計し、参照軌道からの誤差が一定の範囲内に収まるよう追従制御を行う。

これにより、高レベルの最適化と低レベルの安全性が両立される。理論的には、MPCの再帰的実行可能性と非線形システムの安全性が保証される。
シミュレーションと実験により、提案手法の有効性が示されている。

Estadísticas

単輪車の場合、最大外乱の大きさは制御入力の約10%である。
四足ロボットの場合、MPCの予測ホライズンは30ステップ、サンプリング周期は2秒である。
単輪車の場合、MPCの予測ホライズンは9ステップ、サンプリング周期は1秒である。
各反復の計算時間は0.05-0.2秒である。

Citas

"本研究では、微分平坦性を活用して、安全性を保証する多重レート制御アーキテクチャを提案する。"
"高レベルのMPCプランナーと低レベルのフィードバック制御器を連携させることで、オンラインでの最適化と安全性の両立を実現する。"
"理論的には、MPCの再帰的実行可能性と非線形システムの安全性が保証される。"

Ideas clave extraídas de

A Constructive Method for Designing Safe Multirate Controllers for Differentially-Flat Systems

by Devansh R. A... a las arxiv.org 03-28-2024

https://arxiv.org/pdf/2403.18015.pdf

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