論文の概要: Safety by Invariance, Liveness through Refinement: Heterogeneous Contract Framework for Co-Design of Layered Control
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.04222v1
- Date: Tue, 05 May 2026 19:05:46 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-07 18:41:07.498895
- Title: Safety by Invariance, Liveness through Refinement: Heterogeneous Contract Framework for Co-Design of Layered Control
- Title（参考訳）: 層状制御の共同設計のための不均質な契約枠組み
- Authors: Yoshinari Takayama, Alessio Iovine, Bart Besselink, Guillaume Sandou, Adnane Saoud,
- Abstract要約: 現実世界の制御システムは、長時間の安全制約を尊重しながら、長期の目標(ライブネス)を達成する必要がある。
既存のLCA研究には、個別の計画と連続実行にまたがる一様仕様言語が欠けている。
本稿では,安全度分解をヘテロジニアスな仮定-保証フレームワークにインポートすることで,三つのギャップに対処する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.019891355693911
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Real-world control systems must achieve long-horizon objectives (liveness) while respecting continuous-time safety constraints, a combination that motivates hierarchical layered control architectures (LCAs). Existing LCA research, however, lacks (i) a uniform specification language across discrete planning and continuous execution, (ii) formal guarantees that specifications are preserved when interconnecting subsystems at heterogeneous time scales, and (iii) compositional separation between layers, owing to reliance on naive input-filtering laws. This paper addresses all three gaps by importing the safety--liveness decomposition into a heterogeneous assume--guarantee framework: \emph{safety is enforced by invariance} at the continuous-time layer, while \emph{liveness is achieved through refinement} at the discrete-time layer, with inter-layer coordination formalized via vertical refinement and timing-compatibility conditions. We instantiate this contract with a novel LCA combining an MPC planner, an input-to-state stabilizing (ISS) low-level controller, and a reference-governor bridge, and validate it on a Hybrid Energy Storage System (HESS) comprising a battery and a supercapacitor.
- Abstract（参考訳）: 現実の制御システムは、階層的な階層化制御アーキテクチャ(LCAs)を動機とする連続的な安全制約を尊重しながら、長期的目標(ライブネス)を達成する必要がある。
しかし、既存のLCA研究は欠落している。
一 個別の計画及び連続実行にまたがる一様仕様言語
二 不均質な時間スケールのサブシステム間の相互接続時に仕様が保存されることを正式に保証し、
三 単純入力フィルタリング法に依拠し、層間を構成的に分離すること。
本稿では, 安定度分解をヘテロジニアスな仮定-グアランティー・フレームワークにインポートすることで, これら3つのギャップをすべて解決する: 連続時間層ではemph{safety, 離散時間層ではemph{liveness, 離散時間層ではemph{livenessが達成される。
本契約は,MPCプランナとインプット・ツー・ステート安定化(ISS)低レベルコントローラとリファレンス・ゴバナー・ブリッジを組み合わせた新しいLCAを用いてインスタンス化し,電池とスーパーキャパシタからなるハイブリッドエネルギー貯蔵システム(HESS)上で検証する。
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