具有风险可调控制屏障函数的类人约束自适应模型预测控制方法技术

本发明专利技术涉及一种具有风险可调控制屏障函数的类人约束自适应模型预测控制方法，将约束自适应MPC与风险可调CBF结合以避免碰撞，在MPC‑CBF中加入约束松弛且对于不同障碍物调整风险可调CBF的衰减系数；同时，结合类人MPC并使用事件触发机制，构建了具有风险可调CBF的类人约束自适应MPC控制策略；通过构建的控制策略进行船舶控制和风险规避，如果检测到一般航行风险，则对于不同障碍物调整风险可调CBF的衰减系数，如果检测到紧迫危险，则通过约束松弛来得到可接受的控制输入，如果处于安全状态，则采用基于事件触发机制的类人模型预测控制。该方法有利于达到控制效率、安全性、稳定性和节能之间的平衡。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及安全控制，具体涉及一种具有风险可调控制屏障函数的类人约束自适应模型预测控制方法。

技术介绍

1、近年来，防止船舶系统达到危险或不稳定状态的安全控制方法变得尤为重要。随着交通密度的增加，可用于船舶的航道机动空间进一步受到限制。因此，船舶之间的航行距离会更近。限制区的水路交通流更加复杂，大大增加了机动难度和碰撞风险。因此，发展安全控制至关重要。

2、自20世纪40年代，日本学者nagumo关于不变性集的必要和充分条件的开创性工作以来，人们从多个角度对控制系统的安全性进行了许多研究。目前用于安全分析和控制的方法主要包括模型检查、可达性分析和屏障函数。由wieland和提出的控制屏障函数(control barrier function,cbf)定义了保证动态系统安全稳定的约束条件。实施这些约束是为了防止系统进入不希望的、危险的或不安全的状态。

3、障碍函数充当系统不应跨越的边界，并在系统违反这些约束时施加惩罚或成本。

4、虽然在安全控制方面取得了很大的进展，但仍然存在一些问题和挑战，例如：p>

5、(1)本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种具有风险可调控制屏障函数的类人约束自适应模型预测控制方法，其特征在于，将约束自适应MPC与风险可调CBF结合以避免碰撞，在MPC-CBF中加入约束松弛且对于不同障碍物调整风险可调CBF的衰减系数；同时，结合类人MPC并使用事件触发机制，构建了具有风险可调CBF的类人约束自适应MPC控制策略；通过构建的控制策略进行船舶控制和风险规避，如果检测到一般航行风险，则对于不同障碍物调整风险可调CBF的衰减系数，如果检测到紧迫危险，则通过约束松弛来得到可接受的控制输入，如果处于安全状态，则采用基于事件触发机制的类人模型预测控制。

2.根据权利要求1所述的具有风险可调控制屏障函数的...

【技术特征摘要】

1.一种具有风险可调控制屏障函数的类人约束自适应模型预测控制方法，其特征在于，将约束自适应mpc与风险可调cbf结合以避免碰撞，在mpc-cbf中加入约束松弛且对于不同障碍物调整风险可调cbf的衰减系数；同时，结合类人mpc并使用事件触发机制，构建了具有风险可调cbf的类人约束自适应mpc控制策略；通过构建的控制策略进行船舶控制和风险规避，如果检测到一般航行风险，则对于不同障碍物调整风险可调cbf的衰减系数，如果检测到紧迫危险，则通过约束松弛来得到可接受的控制输入，如果处于安全状态，则采用基于事件触发机制的类人模型预测控制。

2.根据权利要求1所述的具有风险可调控制屏障函数的类人约束自适应模型预测控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的具有风险可调控制屏障函数的类人约束自适应模型预测控制方法，其特征在于，步骤1中，建立船舶模型如下：

4.根据权利要求2所述的具有风险可调控制屏障函数的类人约束自适应模型预测控制方法，其特征在于，步骤2中，为复杂航行障碍物构建风险可调cbf的具体方法为：

5.根据权利要求4所述的具有风险可调控制屏障函数的类人约束自适应模型预测控制方法，其特征在于，船舶应根据其...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛晗，孙凯彪，赖怡宏，
申请(专利权)人：集美大学，
类型：发明
国别省市：