Tractable Compositions of Discrete-Time Control Barrier Functions with Application to Lane Keeping and Obstacle Avoidance
Tractable Compositions of Discrete-Time Control Barrier Functions with Application to Lane Keeping and Obstacle Avoidance
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离散时间控制障碍函数的易处理组合及其在车道保持和避障中的应用
DOI：
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发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
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通讯作者：
Sze Zheng Yong
中科院分区：
文献类型：
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作者：
Matthew Cavorsi;Mohammad Khajenejad;Ruochen Niu;Qiang Shen;Sze Zheng Yong
本文引入了离散时间系统的控制障碍函数，证明了它对于给定集合的受控不变性是充分必要的。此外，我们提出了非线性离散时间控制障碍函数的部分控制仿射系统，导致控制的不变性条件是仿射的控制输入，导致一个易于处理的配方，使我们能够处理的安全最优控制问题，更广泛的应用范围更复杂的安全条件比现有的方法。此外，我们开发的混合整数配方的基本和二级布尔组成的多个控制障碍函数，并进一步提供混合整数约束分段控制障碍函数。最后，我们将这些离散时间控制障碍函数工具应用于车道保持和避障的汽车安全问题，仿真结果表明这些工具是有效的。
This paper introduces control barrier functions for discrete-time systems, which can be shown to be necessary and sufficient for controlled invariance of a given set. Moreover, we propose nonlinear discrete-time control barrier functions for partially control affine systems that lead to controlled invariance conditions that are affine in the control input, leading to a tractable formulation that enables us to handle the safety optimal control problem for a broader range of applications with more complicated safety conditions than existing approaches. In addition, we develop mixed-integer formulations for basic and secondary Boolean compositions of multiple control barrier functions and further provide mixed-integer constraints for piecewise control barrier functions. Finally, we apply these discrete-time control barrier function tools to automotive safety problems of lane keeping and obstacle avoidance, which are shown to be effective in simulation.
混合非光滑屏障函数及其在机器人系统中可证明安全且可组合碰撞避免的应用
影响因子：
5.2
作者：
Glotfelter, Paul;Buckley, Ian;Egerstedt, Magnus
通讯作者：
Egerstedt, Magnus
影响因子：
3
作者：
Glotfelter, Paul;Cortes, Jorge;Egerstedt, Magnus
通讯作者：
Egerstedt, Magnus