动态不安全集的实时时空管
Real-Time Spatiotemporal Tubes for Dynamic Unsafe Sets
AI总结：
本文提出实时时空管框架，用于在动态环境中安全完成任务的非线性系统控制。
摘要：
本文提出了一种实时控制框架，用于处理具有未知动态的非线性纯反馈系统，以在动态环境中在规定时间内完成到达-避免-停留任务。为此，我们引入了实时时空管（STT）框架。STT被定义为状态空间中的时间变化球体，其中心和半径在线上仅使用实时传感器输入进行调整。然后推导出一种闭式、无近似控制律，以将系统输出限制在STT内，确保安全性和任务完成。我们为障碍物回避和准时任务完成提供了形式保证。通过在移动机器人和飞行器上的仿真和硬件实验，展示了该框架的有效性和可扩展性，这些设备在拥挤的动态环境中进行导航。
英文摘要：
This paper presents a real-time control framework for nonlinear pure-feedback systems with unknown dynamics to satisfy reach-avoid-stay tasks within a prescribed time in dynamic environments. To achieve this, we introduce a real-time spatiotemporal tube (STT) framework. An STT is defined as a time-varying ball in the state space whose center and radius adapt online using only real-time sensory input. A closed-form, approximation-free control law is then derived to constrain the system output within the STT, ensuring safety and task satisfaction. We provide formal guarantees for obstacle avoidance and on-time task completion. The effectiveness and scalability of the framework are demonstrated through simulations and hardware experiments on a mobile robot and an aerial vehicle, navigating in cluttered dynamic environments.
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。
