Safe Autonomy with Control Barrier Functions: Theory and Applications
Niniejsza książka przedstawia koncepcję funkcji bariery sterowania (CBF), która odzwierciedla ewolucję wymagań bezpieczeństwa podczas wykonywania systemu i może być wykorzystywana do egzekwowania bezpieczeństwa. Bezpieczeństwo jest sformalizowane przy użyciu wyłaniającego się najnowocześniejszego podejścia opartego na CBF, a wiele ilustrujących przykładów pochodzi z autonomicznej jazdy, kontroli ruchu i sterowania robotami.
Bezpieczeństwo ma kluczowe znaczenie dla systemów autonomicznych, ponieważ mają one działać przy minimalnym lub zerowym nadzorze człowieka, a pojedyncza awaria może spowodować katastrofalne skutki. Autorzy omawiają, w jaki sposób można zagwarantować bezpieczeństwo zarówno z perspektywy teoretycznej, jak i aplikacyjnej. Przedstawiona metoda jest wydajna obliczeniowo i może być łatwo zaimplementowana w systemach czasu rzeczywistego, które wymagają kontroli reaktywnej o wysokiej częstotliwości.
Ponadto podejście CBF może z łatwością radzić sobie z nieliniowymi modelami i złożonymi ograniczeniami wykorzystywanymi w szerokim spektrum zastosowań, w tym w autonomicznej jeździe, robotyce i kontroli ruchu. Wraz z rozprzestrzenianiem się systemów autonomicznych, takich jak samojezdne samochody, roboty mobilne i bezzałogowe pojazdy powietrzne, bezpieczeństwo odgrywa kluczową rolę w zapewnieniu ich powszechnego zastosowania.
Niniejsza książka rozważa integrację gwarancji bezpieczeństwa z działaniem takich systemów, w tym typowe wymagania bezpieczeństwa, które obejmują unikanie kolizji, ograniczenia technologiczne systemu i ograniczenia dotyczące wykonywania w czasie rzeczywistym. Adaptacyjne podejścia do bezpieczeństwa są również proponowane dla zmiennych w czasie granic wykonania i zaszumionej dynamiki.
