Coupled Control Lyapunov Functions for Interconnected Systems, With Application to Quadrupedal Locomotion
Coupled Control Lyapunov Functions for Interconnected Systems, With Application to Quadrupedal Locomotion
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互连系统的耦合控制李亚普诺夫函数及其在四足运动中的应用
DOI：
10.1109/lra.2021.3065174
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发表时间：
2021
影响因子：
5.2
通讯作者：
Ames, Aaron D.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ma, Wen-Loong;Csomay-Shanklin, Noel;Kolathaya, Shishir;Hamed, Kaveh Akbari;Ames, Aaron D.
这封信解决了形式上保证具有本地控制器的互联系统的稳定性的问题，以期稳定被视为耦合的两足动物的四足动物。特别是，我们提出了一个新的框架，它将一般刚体系统视为通过反作用力耦合的低维系统的集合。因此，稳定相应的耦合控制系统可以通过稳定通过被动动力学耦合的每个子系统来解决。这封信的主要结果是稳定性条件，通过使用输入-状态稳定性(ISS)的概念建立耦合控制Lyapunov函数(CCLF)来保证每个控制子系统的收敛。通过一个简单的车杆算例说明了这一理论结果，其中获得了指数稳定性。其次，在将18自由度四足机器人分解为两个相互连接的两足系统以实现高效的周期性步态生成的基础上，利用CCLFS设计了无模型二次规划(QPS)来稳定连续动力学，从而在Vision 60四足机器人上实现了实验行走和模拟跳跃和跑步。
This letter addresses the problem of formally guaranteeing the stability of interconnected systems with local controllers with a view toward stabilizing quadrupeds viewed as coupled bipeds. In particular, we present a novel framework that views general rigid-body systems as a collection of lower-dimensional systems that are coupled via reaction forces. Stabilizing the corresponding coupled control system can thus be addressed by stabilizing each subsystem coupled through the passive dynamics. The main results of the letter are stability conditions that guarantee convergence for each control subsystem by formulating coupled control Lyapunov functions (CCLFs) using the notion of input-to-state stability (ISS). This theoretical result is illustrated via a simple cart-pole example, where exponential stability is obtained. Next, building on previous results where an 18-DOF quadrupedal robot is decomposed into two interconnected bipedal systems for efficient periodic gait generation, we design model-free quadratic programs (QPs) using the CCLFs to stabilize the continuous dynamics and thus achieve experimental walking and simulated hopping and running on the Vision 60 quadrupedal robot.
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DOI：
10.1007/978-3-319-15171-7
发表时间：
2015-04
期刊：
2014 Ninth International Conference on P2P, Parallel, Grid, Cloud and Internet Computing
影响因子：
--
作者：
T. Hatanaka;N. Chopra;M. Fujita;M. Spong
通讯作者：
T. Hatanaka;N. Chopra;M. Fujita;M. Spong
基于 PD 的机器人系统鲁棒二次规划
DOI：
--
发表时间：
2019
期刊：
IEEE/RJS International Conference on Intelligent RObots and Systems
影响因子：
--
作者：
Shishir N Y Kolathaya;Sushant Veer
通讯作者：
Sushant Veer
混合系统状态稳定控制李亚普诺夫函数的输入
DOI：
--
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
--
作者：
Shishir Nadubettu Yadukumar
通讯作者：
Shishir Nadubettu Yadukumar
用于四足机器人稳定协作运动的分布式反馈控制器：虚拟约束方法*
DOI：
10.23919/acc45564.2020.9147673
发表时间：
2020
期刊：
American Control Conference (ACC
影响因子：
--
作者：
Hamed, Kaveh Akbari;Kamidi, Vinay R.;Pandala, Abhishek;Ma, Wen-Loong;Ames, Aaron D.
通讯作者：
Ames, Aaron D.
用于鲁棒双足机器人运动的状态稳定控制李亚普诺夫函数的输入
DOI：
--
发表时间：
2018
期刊：
American Control Conference
影响因子：
--
作者：
Shishir N Y Kolathaya;Jake Reher;Ayonga Hereid;A. Ames
通讯作者：
A. Ames