Zero-Order Control Barrier Functions for Sampled-Data Systems with State and Input Dependent Safety Constraints

要約

システムの安全性を確保するために、サンプリングDATAシステムの新しいゼロオーダー制御バリア機能（ZOCBF）を提案します。
私たちの定式化は、従来の制御障壁機能を一般化し、高関連の程度またはシステムの状態と入力の両方に明示的に依存している程度で安全制約を簡単に処理します。
提案されているZOCBF条件は、差別化操作を必要としません。
代わりに、2つの連続したサンプリングインスタントでZOCBF値の差を計算することが含まれます。
さまざまな問題設定と利用可能な計算リソースに合わせて、ZOCBF条件を実施するための3つの数値アプローチを提案します。
衝突回避の例と不均一な地形のロールオーバー予防の例を通じて、アプローチの有効性を実証します。

要約(オリジナル)

We propose a novel zero-order control barrier function (ZOCBF) for sampled-data systems to ensure system safety. Our formulation generalizes conventional control barrier functions and straightforwardly handles safety constraints with high-relative degrees or those that explicitly depend on both system states and inputs. The proposed ZOCBF condition does not require any differentiation operation. Instead, it involves computing the difference of the ZOCBF values at two consecutive sampling instants. We propose three numerical approaches to enforce the ZOCBF condition, tailored to different problem settings and available computational resources. We demonstrate the effectiveness of our approach through a collision avoidance example and a rollover prevention example on uneven terrains.

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