論文の概要: Escape-Aware Control Barrier Functions for Quadrotor Safety under Body-Rate Limits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.17292v1
- Date: Tue, 15 Sep 2026 15:06:37 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-16 14:56:08.590521
- Title: Escape-Aware Control Barrier Functions for Quadrotor Safety under Body-Rate Limits
- Title（参考訳）: ボディレート制限下でのクアドロレータ安全のためのエスケープアウェア制御バリア機能
- Abstract要約: 入力制約付きシステムの制御障壁関数は、許容可能な入力セットをセーフセットの定義内に配置する。
スクワッドロータでは、これは化粧品ではない:スラストベクトルはアプローチを減速させる前に向きを変えなければならないので、状態のみのバリアは、時間内にエスケープできない状態を示す。
我々は,1ステップの到達可能な推力キャップ上でのエスケープ権限を計測し,拡張された一対の状態と予め適用された入力のエスケープバリアを定義する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.665549640473909
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Control barrier functions for input-constrained systems place the admissible input set inside the definition of the safe set, yet the resulting barrier is almost always a function of the state alone; On a quadrotor this is not cosmetic: because the thrust vector must be reoriented before it can decelerate an approach, and reorientation is limited by the attainable body rate, a state-only barrier certifies states from which no escape is reachable in time; We characterize the certification gap in closed form and show its width is proportional to closing speed and inversely proportional to the body-rate limit; We then define an escape barrier on the augmented pair of state and previously applied input, with escape authority measured over the one-step reachable thrust cap; It admits a closed form and an analytic inverse for the maximum certifiable closing speed, and embeds in a predictive controller at no additional state cost; Across 550 paired closed-loop episodes on a 13-state quadrotor, the proposed controller completes every tested scenario, whereas the stopping-distance barrier enforced over the same horizon fails 15% and 25% of episodes in exactly the two scenarios that enter the predicted gap; Against an online backup-CBF baseline enforcing the same escape condition at the reached state, it holds a 29-74 degree larger directional margin and 3-18 times the clearance, and an independent conservative rollout referee finds no certified state from which escape fails.
- Abstract（参考訳）: 入力制約されたシステムに対する制御バリア関数は、許容可能な入力セットを安全なセットの定義内に配置するが、結果として得られる障壁は、ほぼ常に状態の関数である。四重項器では、スラストベクトルはアプローチを減速させる前にリオリエンテーションされなければならないし、また、到達可能なボディレートによってリオリエンテーションが制限されるため、状態のみのバリアは、時間内にエスケープできない状態が保証される。
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