High Relative Degree Control Barrier Functions Under Input Constraints
High Relative Degree Control Barrier Functions Under Input Constraints
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输入约束下的高相对度控制势垒函数
DOI：
10.1109/cdc45484.2021.9683705
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发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
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通讯作者：
Dimitra Panagou
中科院分区：
文献类型：
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作者：
J. Breeden;Dimitra Panagou
本文提出的方法，以确保前向不变性的子级集的约束函数具有高相对度的系统动力学和输入约束的存在下。我们表明，这样的约束函数可以转换成特殊的归零控制障碍函数（ZCBFs），其中，通过建设，产生充分的条件，使状态始终在一个子水平集的约束函数中存在的输入约束。我们提出了一个这样的ZCBF的一般形式，以及适用于一类特定系统的特殊情况。我们得出结论，根据两个ZCBF开发和以前的文献系统轨迹的比较，和一个案例研究的小行星观测问题，使用二次程序为基础的控制器，以执行ZCBF条件。
This paper presents methodologies for ensuring forward invariance of sublevel sets of constraint functions with high-relative-degree with respect to the system dynamics and in the presence of input constraints. We show that such constraint functions can be converted into special Zeroing Control Barrier Functions (ZCBFs), which, by construction, generate sufficient conditions for rendering the state always inside a sublevel set of the constraint function in the presence of input constraints. We present a general form for one such ZCBF, as well as a special case applicable to a specific class of systems. We conclude with a comparison of system trajectories under the two ZCBFs developed and prior literature, and a case study for an asteroid observation problem using quadratic-program based controllers to enforce the ZCBF condition.