論文の概要: Actuator-Aware Spatiotemporal Tube Synthesis for Temporal Reach-Avoid-Stay Tasks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.23040v1
- Date: Sat, 25 Jul 2026 04:52:22 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-28 22:34:14.973706
- Title: Actuator-Aware Spatiotemporal Tube Synthesis for Temporal Reach-Avoid-Stay Tasks
- Title（参考訳）: 時空間リーチ回避タスクのためのアクチュエータ対応時空間管合成
- Abstract要約: 時間的リーチ・ステイ・アウトプットタスクを実現するためのアクチュエータ・アウェア・チューブ(STT)合成フレームワークを提案する。
提案フレームワークは, アクチュエータの制約を直接管合成プロセスに組み込む。
T-RASタスクを実行する全方向移動ロボットの研究は、提案フレームワークがタスク全体を通して所定のアクチュエータ制限に固執していることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.83702693820851
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: This work proposes an actuator-aware spatiotemporal tube (STT) synthesis framework to accomplish temporal reach-avoid-stay (T-RAS) tasks for an unknown nonlinear multi-input and multi-output (MIMO) system under actuator constraints. Existing STT synthesis methods address actuator saturation after the tube generation either through repeated online re-optimization or controller redesign. Instead, the proposed framework incorporates actuator constraints directly into the tube synthesis process. The STT centerline and width are parameterized using Bernstein polynomial basis functions, whose convex-hull property enables sample-free enforcement of geometric and derivative constraints. By analyzing the worst-case closed-loop error dynamics of an approximation-free prescribed performance controller (PPC) used for STT tracking, we derive a linear actuator feasibility constraint. The constraints are embedded directly in terms of the tubes' Bernstein control points into the STT synthesis optimization for actuator-feasible tube generation, eliminating the need for online re-optimization or controller redesign. A simulation study on an omnidirectional mobile robot performing a T-RAS task shows that the proposed framework adheres to the prescribed actuator limits throughout the task and reduces required control effort by approximately $50\%$ compared with an existing STT synthesis method.
- Abstract（参考訳）: 本研究では, アクチュエータ制約下での未知の非線形マルチインプット・マルチアウトプット(MIMO)システムに対して, 時間的リーチ・アビド・ステイ(T-RAS)タスクを実現するためのアクチュエータ対応時空間管(STT)合成フレームワークを提案する。
既存のSTT合成手法は、繰り返しオンライン再最適化またはコントローラの再設計によって、チューブ生成後のアクチュエータ飽和に対処する。
代わりに、提案するフレームワークは、アクチュエータ制約を直接管合成プロセスに組み込む。
STTの中心線と幅はベルンシュタイン多項式基底関数を用いてパラメータ化される。
STTトラッキングに使用される近似不要な所定の性能制御器(PPC)の最悪の閉ループ誤差ダイナミクスを解析することにより、線形アクチュエータ実現可能性制約を導出する。
これらの制約は、チューブのベルンシュタイン制御点を直接、アクチュエーター可能なチューブ生成のためのSTT合成最適化に組み込んでおり、オンラインの再最適化やコントローラの再設計の必要性を排除している。
T-RASタスクを実行する全方向移動ロボットのシミュレーション研究により、提案手法はタスク全体を通して所定のアクチュエータ制限に従属し、既存のSTT合成法と比較して必要な制御労力を約50\%削減することを示した。
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