동적 시스템 간 안전 인증서 전이: 전이 제어 장벽 함수(tCBF) 프레임워크

본 논문은 단순 모델에서 설계된 제어 장벽 함수(CBF)를 복잡한 실제 시스템에 적용하기 위한 전이 제어 장벽 함수(tCBF) 방법을 제시한다. 시뮬레이션 함수와 마진 함수를 이용해 모델 불일치를 보정하고, 이를 기반으로 목표 시스템에 QP 기반 안전 필터를 적용한다. quadrotor 비행 예시를 통해 추상 모델(이중 적분기)에서 얻은 안전성을 고차원 비선형 시스템에 성공적으로 전이함을 실증한다.

저자: Nikolaos Bousias, Charalampia Stamouli, Anastasios Tsiamis

동적 시스템 간 안전 인증서 전이: 전이 제어 장벽 함수(tCBF) 프레임워크
**1. 서론 및 배경** 최근 자율 로봇·항공·산업 자동화 시스템에서 안전 보장은 핵심 과제로 부각되고 있다. 제어 장벽 함수(CBF)는 안전 집합을 전방 불변하게 유지하도록 실시간 제어 입력을 제한하는 수학적 프레임워크로, 다양한 로봇 시스템에 성공적으로 적용돼 왔다. 그러나 CBF를 직접 설계하려면 고차원 비선형 시스템의 정확한 모델링과 복잡한 라이어제이션이 필요해 실용성이 떨어진다. 반면, 단순화된 추상 모델(예: 이중 적분기)에서는 CBF 설계가 비교적 용이하고, 형식 검증 도구와 결합해 안전성을 증명하기도 쉽다. 이때 발생하는 문제는 “추상 모델에서 검증된 안전성을 실제 시스템에 어떻게 전이할 것인가”이다. 기존 연구는 근사 동형(bisimulation)이나 백업 CBF, 학습 기반 CBF 후보 탐색 등을 제시했지만, 추상·구체 모델 간의 구조적 관계를 활용해 안전성을 직접 전이하는 체계적인 방법은 부족했다. **2. 문제 정의 및 기본 개념** 두 시스템 Σ₁(추상)과 Σ₂(구체)를 각각 \

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