핵심 개념
본 논문은 제어 한계가 엄격한 시스템에 대한 안전성 및 실현 가능성 보장 방법을 제안한다. 제어 장벽 함수(CBF)와 제어 리아푸노프 함수(CLF)를 활용하여 2차 프로그래밍 문제로 매핑되는 최적화 문제를 해결하는 기존 방법의 한계를 극복하기 위해, 실현 가능성 제약 조건을 정의하고 이를 만족시키는 새로운 유형의 CBF를 제안한다. 이를 통해 안전성과 제어 한계를 동시에 만족하는 제어 전략을 생성할 수 있다.
초록
본 논문은 제어 한계가 엄격한 시스템에 대한 안전성과 실현 가능성 보장 방법을 제안한다.
기존 CBF-CLF 기반 최적화 문제 접근법의 한계:
높은 상대 차수의 안전 제약 조건으로 인해 최적화 문제가 실현 불가능해질 수 있음
이를 해결하기 위한 기존 연구들은 특정 사례에 의존적이며 일반화하기 어려움
제안 방법:
실현 가능성 제약 조건을 정의하고, 이를 만족시키는 새로운 유형의 CBF를 제안
이를 통해 안전성과 제어 한계를 동시에 만족하는 제어 전략 생성
이종 군집 차량의 적응 순항 제어 문제에 적용하여 기존 방법과 비교
주요 결과:
제안 방법은 기존 CBF-CLF 접근법에 비해 실현 가능성과 안전성을 보장하면서도 점진적으로 변화하는 제어 입력을 생성할 수 있음
제어 한계가 엄격한 경우에도 효과적으로 작동
통계
차량 질량 M1 = 1500kg, M2 = 1650kg, M3 = 1550kg
중력 가속도 g = 9.81m/s^2
마찰력 계수 f0 = 0.1N, f1 = 5Ns/m, f2 = 0.25Ns^2/m
최대 가속도 계수 c2,a = 0.4, c3,a = 0.35
최대 감속도 계수 c2,d = 0.4, c3,d = 0.35, c2,d = 0.2, c3,d = 0.25