Differential-algebraic equations (DAEs) arise in power networks, chemical processes, and multibody systems, where algebraic constraints encode physical conservation laws. The safety of such systems is critical, yet safe control is challenging because algebraic constraints restrict allowable state trajectories. Control barrier functions (CBFs) provide computationally efficient safety filters for ordinary differential equation (ODE) systems. However, existing CBF methods are not directly applicable to DAEs due to potential conflicts between the CBF condition and the constraint manifold. This paper introduces DAE-aware CBFs that incorporate the differential-algebraic structure through projected vector fields. We derive conditions that ensure forward invariance of safe sets while preserving algebraic constraints and extend the framework to higher-index DAEs. A systematic verification framework is developed, establishing necessary and sufficient conditions for geometric correctness and feasibility of DAE-aware CBFs. For polynomial systems, sum-of-squares certificates are provided, while for nonpolynomial and neural network candidates, satisfiability modulo theories are used for falsification. The approach is validated on wind turbine and flexible-link manipulator systems.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

无人智能集群系统决策与控制研究进展
专知会员服务
79+阅读 · 2024年3月20日
多智能体系统带宽分配及预测云控制
专知会员服务
19+阅读 · 2023年7月9日
ICLR 2019论文解读:深度学习应用于复杂系统控制
机器之心
11+阅读 · 2019年1月10日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
读书报告 | Deep Learning for Extreme Multi-label Text Classification
科技创新与创业
48+阅读 · 2018年1月10日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
7+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
24+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
10+阅读 · 2022年2月25日
VIP会员
最新内容
世界模型入门:从序贯决策到通用智能体
专知会员服务
3+阅读 · 10月24日
军事域更好使用人工智能的实用指南
专知会员服务
8+阅读 · 10月22日
《衡量语言模型中的作战规划能力》
专知会员服务
14+阅读 · 10月20日
Maven智能系统:帕兰提尔军事人工智能平台详解
专知会员服务
15+阅读 · 10月20日
《测试自动化框架在敏捷软件开发中的角色》
专知会员服务
8+阅读 · 10月20日
俄罗斯如何拦截乌克兰无人机与巡航导弹
专知会员服务
12+阅读 · 10月15日
《武器-目标分配问题:精确与近似求解算法》
专知会员服务
17+阅读 · 10月15日
相关资讯
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
7+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
24+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员