Optimized Control Invariance Conditions for Uncertain Input-Constrained Nonlinear Control Systems
Notice bibliographique
Résumé
Providing safety guarantees for learning-based controllers is important for real-world applications. One approach to realizing safety for arbitrary control policies is safety filtering. If necessary, the filter modifies control inputs to ensure that the trajectories of a closed-loop system stay within a given state constraint set for all future time, referred to as the set being positive invariant or the system being safe. Under the assumption of fully known dynamics, safety can be certified using control barrier functions (CBFs). However, the dynamics model is often either unknown or only partially known in practice. Learning-based methods have been proposed to approximate the CBF condition for unknown or uncertain systems from data; however, these techniques do not account for input constraints and, as a result, may not yield a valid CBF condition to render the safe set invariant. In this letter, we study conditions that guarantee control invariance of the system under input constraints and propose an optimization problem to reduce the conservativeness of CBF-based safety filters. Building on these theoretical insights, we further develop a probabilistic learning approach that allows us to build a safety filter that guarantees safety for uncertain, input-constrained systems with high probability. We demonstrate the efficacy of our proposed approach in simulation and real-world experiments on a quadrotor and show that we can achieve safe closed-loop behavior for a learned system while satisfying state and input constraints.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,003 | 0,010 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».