Equilibria and Their Stability Do Not Depend on the Control Barrier Function in Safe Optimization-Based Control

Auteurs : Yiting Chen, Pol Mestres, Jorge Cortes, Emiliano Dall'Anese

Résumé : Control barrier functions (CBFs) play a critical role in the design of safe optimization-based controllers for control-affine systems. Given a CBF associated with a desired ``safe'' set, the typical approach consists in embedding CBF-based constraints into the optimization problem defining the control law to enforce forward invariance of the safe set. While this approach effectively guarantees safety for a given CBF, the CBF-based control law can introduce undesirable equilibrium points (i.e., points that are not equilibria of the original system); open questions remain on how the choice of CBF influences the number and locations of undesirable equilibria and, in general, the dynamics of the closed-loop system. This paper investigates how the choice of CBF impacts the dynamics of the closed-loop system and shows that: (i) The CBF does not affect the number, location, and (local) stability properties of the equilibria in the interior of the safe set; (ii) undesirable equilibria only appear on the boundary of the safe set; and, (iii) the number and location of undesirable equilibria for the closed-loop system do not depend of the choice of the CBF. Additionally, for the well-established safety filters and controllers based on both CBF and control Lyapunov functions (CLFs), we show that the stability properties of equilibria of the closed-loop system are independent of the choice of the CBF and of the associated extended class-K function.

Soumis à arXiv le 10 Sep. 2024

Explorez l'arbre d'article

Cliquez sur les nœuds de l'arborescence pour être redirigé vers un article donné et accéder à leurs résumés et assistant virtuel

Accédez également à nos Résumés, ou posez des questions sur cet article à notre Assistant IA.

Recherchez des articles similaires (en version bêta)

En cliquant sur le bouton ci-dessus, notre algorithme analysera tous les articles de notre base de données pour trouver le plus proche en fonction du contenu des articles complets et pas seulement des métadonnées. Veuillez noter que cela ne fonctionne que pour les articles pour lesquels nous avons généré des résumés et que vous pouvez le réexécuter de temps en temps pour obtenir un résultat plus précis pendant que notre base de données s'agrandit.