电气工程与系统科学 > 系统与控制
[提交于 2025年4月2日
(v1)
,最后修订 2025年8月4日 (此版本, v2)]
标题: 凸计算用于黑箱离散时间动力系统受控安全不变集
标题: Convex Computations for Controlled Safety Invariant Sets of Black-box Discrete-time Dynamical Systems
摘要: 识别受控安全不变集(CSISs)在安全关键应用中是必不可少的。 本文解决了识别黑箱离散时间系统的CSISs的问题,其中模型未知,仅可访问有限的仿真数据。 传统上,CSIS被定义为一个安全集的子集,包括初始状态,对于这些初始状态存在控制输入,使得系统在下一步时间步内保持在该集合中——这被称为一步不变性性质。 然而,一步不变性的要求可以等价地转化为更严格的“始终不变性”条件,这意味着存在控制输入能够使系统无限期地保持在该集合中。 对于黑箱系统来说,这种条件可能过于严格或不切实际,因为在单个时间步之后或有限数量的时间步之后,预测可能会变得不可靠。 为了克服黑箱系统带来的挑战,我们将一步不变性性质以“可能近似正确”(PAC)的方式重新表述。 这种方法使我们能够在预定义的置信水平下评估存在控制输入使系统在下一步时间步内保持在CSIS中的概率。 如果系统成功在下一步时间步内保持在集合中,那么我们可以对新状态重新应用不变性评估,从而实现不变性的递归保证。 我们的方法使用了屏障函数和情景优化, resulting in a linear programming method to estimate PAC CSISs. 最后,我们的方法在几个示例中得到了验证。
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