論文の概要: Admissibility-Preserving Control for Strict-Feedback Nonlinear Systems with Asymmetric Actuator Constraints

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.15375v1
• Date: Sat, 15 Aug 2026 19:09:47 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-08-18 19:59:03.279873
• Title: Admissibility-Preserving Control for Strict-Feedback Nonlinear Systems with Asymmetric Actuator Constraints
• Title（参考訳）: 非対称アクチュエータ制約を持つStrict-Feedback非線形系の適応性保存制御
• Abstract要約: Admissibility-Preserving Control (APC)は、厳格なフィードバックシステムのための、実現中心の安全クリティカルな制御フレームワークである。 APIRは、所定の非対称アクチュエータを前方不変にレンダリングしながら、物理プラント入力を動的に生成する。 このフレームワークは、スムーズな非対称対数障壁座標を介して、時間的に変化する出力セーフなトラッキングに拡張される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.4477778415264126
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: This paper develops Admissibility-Preserving Control (APC), a realization-centered safety-critical control framework for strict-feedback systems subject to asymmetric actuator limits, time-varying output constraints, and actuator-rate limitations. APC denotes the overall control architecture, whereas an Admissibility-Preserving Input Realization (APIR) denotes its constraint-realization module. Therein, the APIR dynamically generates the physical plant input while rendering its prescribed asymmetric actuator set forward invariant. In contrast to algebraic clipping and post-design saturation compensation, the actuator limits are embedded directly in a continuously differentiable dynamic realization with user-selectable regularity and interpretable tuning parameters. The APIR is integrated with recursive backstepping by treating the realized plant input as an additional state. The resulting design does not require an input-to-state stability assumption on the uncontrolled plant. Instead, the nonlinear drift terms are compensated recursively, subject to an explicit compatibility condition between the desired motion, the available control authority, and the APIR interior gain. The framework is further extended to time-varying output-safe tracking through a smooth asymmetric logarithmic barrier coordinate and its associated Lyapunov function and to simultaneous actuator-magnitude and rate constraints through a cascaded APIR. Rigorous Lyapunov and invariance analyses establish regional asymptotic tracking, forward invariance of the compatible admissible sets, and boundedness of all closed-loop signals. Numerical studies illustrate asymmetric actuator utilization, output-safety preservation, and magnitude-rate constraint enforcement.
• Abstract（参考訳）: 本稿では、非対称アクチュエータ制限、時間変化出力制約、アクチュエータレート制限を条件とした厳格フィードバックシステムのための、実現中心の安全クリティカル制御フレームワークであるAdmissibility-Preserving Control(APC)を開発する。 APCは全体的な制御アーキテクチャを表すが、Admissibility-Preserving Input Realization (APIR)は制約実現モジュールを表す。 これにより、APIRは、所定の非対称アクチュエータを前方不変にレンダリングしながら、物理プラント入力を動的に生成する。 代数的クリッピングや設計後の飽和補正とは対照的に、アクチュエータ制限は、ユーザ選択可能な正規性と解釈可能なチューニングパラメータを備えた連続的な微分可能な動的実現に直接埋め込まれる。 APIRは、実現された植物入力を付加状態として扱うことにより、再帰的バックステッピングと統合される。 結果として得られる設計は、制御されていないプラントに入力から状態への安定性の仮定を必要としない。 代わりに、非線形ドリフト項は再帰的に補償され、所望の運動と利用可能な制御権限とAPIR内部ゲインとの明示的な互換性条件となる。 このフレームワークは、スムーズな非対称対数障壁座標とそれに関連するリャプノフ関数を通じて、時間的に変化する出力セーフなトラッキングにさらに拡張され、カスケードAPIRを介してアクチュエータ-マグニチュードとレート制限が同時に行われる。 リゴラスリアプノフと不変解析は、すべての閉ループ信号の局所漸近的追跡、互換許容集合の前方不変性、および有界性を確立する。 数値解析では、非対称アクチュエータの利用、出力セーフティ保存、等級制約の適用について説明している。

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