Autonomia sicura con funzioni di barriera di controllo: Teoria e applicazioni

Titolo originale:

Safe Autonomy with Control Barrier Functions: Theory and Applications

Contenuto del libro:

Questo libro presenta il concetto di Control Barrier Function (CBF), che cattura l'evoluzione dei requisiti di sicurezza durante l'esecuzione di un sistema e può essere utilizzato per imporre la sicurezza. La sicurezza viene formalizzata utilizzando un approccio emergente allo stato dell'arte basato sulle CBF e vengono forniti numerosi esempi illustrativi tratti dalla guida autonoma, dal controllo del traffico e dal controllo dei robot.

La sicurezza è fondamentale per i sistemi autonomi, poiché sono destinati a funzionare con una supervisione umana minima o nulla, e un singolo guasto potrebbe causare risultati catastrofici. Gli autori discutono il modo in cui la sicurezza può essere garantita sia da un punto di vista teorico che applicativo. Il metodo presentato è computazionalmente efficiente e può essere facilmente implementato in sistemi in tempo reale che richiedono un controllo reattivo ad alta frequenza.

Inoltre, l'approccio CBF può facilmente gestire modelli non lineari e vincoli complessi utilizzati in un ampio spettro di applicazioni, tra cui la guida autonoma, la robotica e il controllo del traffico. Con la proliferazione dei sistemi autonomi, come le auto a guida autonoma, i robot mobili e i veicoli aerei senza pilota, la sicurezza gioca un ruolo cruciale nel garantirne l'adozione diffusa.

Questo libro prende in considerazione l'integrazione delle garanzie di sicurezza nel funzionamento di tali sistemi, compresi i tipici requisiti di sicurezza che prevedono la prevenzione delle collisioni, i limiti tecnologici del sistema e i limiti delle esecuzioni in tempo reale. Vengono inoltre proposti approcci adattativi per la sicurezza in caso di limiti di esecuzione variabili nel tempo e di dinamiche rumorose.