論文の概要: Robust Semi-passive Velocity Field Control with Boundedness Guarantees for Safe Interaction between Mechanical Systems and Physical Environment
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.30193v1
- Date: Mon, 31 Aug 2026 03:16:14 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-01 18:31:31.208739
- Title: Robust Semi-passive Velocity Field Control with Boundedness Guarantees for Safe Interaction between Mechanical Systems and Physical Environment
- Title（参考訳）: メカニカルシステムと物理環境の安全な相互作用のためのバウンドネス保証を用いたロバスト半受動速度場制御
- Abstract要約: 本研究では,完全受動的制御手法の本質的に保守的な性質を緩和するために,頑健な時間変化半受動的速度場制御について検討する。
提案手法は, 閉ループシステムとその物理的環境間の電力流の制約も可能とし, 相互作用プロセスの安全性を高める。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.248133901806859
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Controllers that guarantee energetic passivity with respect to the pair of external force and velocity realize safe interaction between the mechanical system and its physical environment. However, solely adhering to energetic passivity constraints may impose fundamental limitations on control performance and, in some cases, prevent the successful execution of controlled tasks. In addition, external disturbances from the physical environment can drive the system energy level and states beyond operational regions, thereby undermining task performance and safety. In this paper, we study a robust time-varying semi-passive velocity field control to aim to relax the inherently conservative nature of fully passive control methods in a controlled manner. Specifically, the proposed control method guarantees passivity of the closed-loop system with respect to the force-velocity input-output pair when the energy level exceeds a predefined level, while permitting non-passive behaviors to preserve task performance otherwise. Furthermore, the energy level and the states of the closed-loop system are proved to converge to bounded domains even in the presence of unpredicted disturbances. Additionally, the proposed method also enables constraining power flow between the closed-loop system and its physical environment to enhance safety in the interaction process. Numerical simulation examples demonstrate the effectiveness of the proposed method.
- Abstract（参考訳）: 外部力と速度の対に対するエネルギー的通過性を保証するコントローラは、機械システムとその物理的環境の間の安全な相互作用を実現する。
しかし、エネルギー的受動性制約にのみ従えば、制御性能に根本的な制限が課せられ、場合によっては制御タスクの実行が成功するのを防ぐことができる。
さらに、物理的環境からの外部障害は、システムエネルギーレベルと運用領域を超えて状態を駆動し、タスク性能と安全性を損なう。
本稿では,完全受動制御方式の本質的に保守的な性質を制御方法で緩和することを目的とした,頑健な時間変化半受動速度場制御について検討する。
具体的には,エネルギーレベルが予め定義されたレベルを超える場合,非パッシブな動作を許容し,非パッシブな動作でタスク性能を維持できる。
さらに、予測不能な乱が存在する場合でも、閉ループ系のエネルギーレベルと状態は有界領域に収束することが証明される。
また,提案手法により,閉ループシステムとその物理的環境間の電力流の拘束が可能となり,インタラクションプロセスの安全性が向上する。
数値シミュレーションの例は,提案手法の有効性を示すものである。
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