적응형 안전 중요 제어: 매개변수 불확실성이 있는 비선형 시스템을 위한 제어 장벽 함수 접근법

Core Concepts

본 논문은 매개변수 불확실성이 있는 비선형 시스템의 안전한 제어 설계를 위한 새로운 접근법을 제안한다. 이 방법은 제어 장벽 함수와 적응 법칙을 결합하여 폐쇄형 해를 가진 비선형 프로그램을 통해 안전한 제어기를 생성한다. 제안된 접근법은 온라인 매개변수 추정과 무관하게 허용 가능한 제어 집합의 비공백성을 검증할 수 있어, 안전 제어기의 특이 구성을 방지할 수 있다. 또한 데이터 기반 알고리즘을 개발하여 미지 매개변수의 범위를 좁힘으로써 제안된 제어기의 성능을 향상시킬 수 있다.

Abstract

본 논문은 매개변수 불확실성이 있는 비선형 시스템의 안전한 제어 설계를 위한 새로운 접근법을 제안한다. 주요 내용은 다음과 같다:

제어 장벽 함수(CBF)와 적응 법칙을 결합하여 안전한 제어기를 생성하는 aCBF-NLP 기반 방법을 제안한다. 이 방법은 시스템 모델의 매개변수 불확실성을 다룰 수 있다.

제안된 방법은 온라인 매개변수 추정과 무관하게 허용 가능한 제어 집합의 비공백성을 검증할 수 있어, 안전 제어기의 특이 구성을 방지할 수 있다.

데이터 기반 알고리즘을 개발하여 미지 매개변수의 범위를 좁힘으로써 제안된 제어기의 성능을 향상시킬 수 있다.

수치 시뮬레이션을 통해 제안된 제어 전략의 효과를 입증한다.

Stats

제어 입력 행렬 𝑔(𝑥)와 𝑔𝜆(𝑥)에 매개변수 불확실성이 존재한다.
미지 매개변수 𝜃𝑖와 𝜆𝑖에 대한 상한과 하한이 알려져 있다.
각 대각 행렬 요소 𝑔𝑖(𝑥) + 𝜆⊤
𝑖𝜓𝑖(𝑥)는 0이 아닌 값을 가진다.

Quotes

"제안된 접근법은 온라인 매개변수 추정과 무관하게 허용 가능한 제어 집합의 비공백성을 검증할 수 있어, 안전 제어기의 특이 구성을 방지할 수 있다."
"데이터 기반 알고리즘을 개발하여 미지 매개변수의 범위를 좁힘으로써 제안된 제어기의 성능을 향상시킬 수 있다."

Key Insights Distilled From

Adaptive Safety-Critical Control for a Class of Nonlinear Systems with Parametric Uncertainties: A Control Barrier Function Approach

by Yujie Wang,X... at arxiv.org 04-16-2024

https://arxiv.org/pdf/2302.08601.pdf

Deeper Inquiries

제안된 aCBF-NLP 기반 제어 방법의 수렴 특성은 어떻게 분석할 수 있을까

제안된 aCBF-NLP 기반 제어 방법의 수렴 특성은 어떻게 분석할 수 있을까?
제어 입력 행렬 𝑔(𝑥)와 𝑔𝜆(𝑥)가 대각이 아닌 경우에도 제안된 방법을 확장할 수 있을까?
제안된 방법을 실제 물리 시스템에 적용하여 실험적으로 검증할 수 있는 방법은 무엇일까?