船舶トレインへの応用を持つ相互接続されたインテリジェント表面車両のための一般的な安全認証協調制御アーキテクチャ

本論文では、複数の静的/動的障害物を含む複雑な水面を移動する相互接続されたインテリジェント表面車両（ISV）の協調制御について考察します。各ISVは、内部モデルの不確実性や風、波、海流によって引き起こされる外部の干渉に加え、制御力およびモーメントの制約を受けます。合意、封じ込め、囲い込み、群れ形成などのさまざまな集団的行動を達成することができる一般的な安全認証協調制御アーキテクチャが提案されています。具体的には、分散型運動生成器を使用して各ISVのための望ましい参照信号を生成します。ロバスト精密微分器ベースの（REDベースの）拡張状態オブザーバ（ESO）を設計し、有限時間内に未知の総干渉を回復します。制御リャプノフ関数の助けを借りて、入力から状態への安全な高次制御バリア関数とREDベースのESOを用いて、入力、安定性、安全制約を違反することなく最適な推進力とヨーモーメントを生成するための制約付き二次最適化問題を定式化します。リアルタイム実装を容易にするために、1層の再帰型ニューラルネットワークを用いて船上で制約付き二次最適化問題を解決します。閉ループシステムの全ての追跡誤差が一様に最終的に制約され、多重ISVシステムが入力から状態への安全であることが証明されています。提案された一般的な安全認証協調制御アーキテクチャの効果を裏付けることを目的とした例が示されています。