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李群中具有可证明安全保证的对数线性动态逆控制

Log-linear Dynamic Inversion Control with Provable Safety Guarantees in Lie Groups

Li-Yu Lin, James Goppert, Inseok Hwang

AI总结:

本文针对李群中的刚体跟踪问题,提出对数线性动态逆控制方法,并结合线性矩阵不等式构造跟踪误差界与流管道,以实现可证明的安全保证,最后在城市空中交通场景中验证了方法的有效性。

摘要:

在本文中,我们利用指数映射的导数推导了混合不变系统跟踪误差对数的精确演化过程,混合不变系统是一类能够描述李群中刚体跟踪问题的系统。此外,我们设计了一种基于对数线性动态逆的控制律,以消除由空间曲率引起的非线性,并增强控制器的鲁棒性。我们应用线性矩阵不等式(LMIs)来界定在由失真矩阵放大的有界扰动下的跟踪误差,并利用该跟踪误差界来构造流管道。为了证明我们方法的实用性,我们展示了其在城市空中交通(UAM)场景中的应用,使用简化的运动学飞机模型和基于多项式的路径规划方法。

英文摘要:

In this paper, we use the derivative of the exponential map to derive the exact evolution of the logarithm of the tracking error for mixed-invariant systems, a class of systems capable of describing rigid body tracking problems in Lie groups. Additionally, we design a log-linear dynamic inversion-based control law to remove the nonlinearities due to spatial curvature and enhance the robustness of the controller. We apply Linear Matrix Inequalities (LMIs) to bound the tracking error given a bounded disturbance amplified by the distortion matrix and leverage the tracking error bound to create flow pipes. To demonstrate the usefulness of our method, we show its application with Urban Air Mobility (UAM) scenarios using a simplified kinematic aircraft model and polynomial-based path planning methods.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。

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