Distributed Differentially Private Control Synthesis for Multi-Agent Systems with Metric Temporal Logic Specifications
在本文中，我们提出了一个分布式差分私人滚动时域控制（RHC）的方法多智能体系统（MAS）的度量时序逻辑（MTL）规范。在本文所考虑的MAS中，每个代理使用差分隐私机制将其敏感信息从其他代理中私有化。换句话说，每个代理都会添加隐私噪音（例如，高斯噪声）到其输出，以保持其隐私，并将其噪声输出与其相邻的代理进行通信。我们定义了两种类型的MTL规范的MAS：代理级规范和系统级规范。代理应该合作，以满足系统级MTL规格的最小概率，而每个代理必须满足自己的代理级MTL规格在同一时间。在所提出的分布式RHC方法中，每个代理与其相邻的代理进行通信，以获取它们的噪声输出，并计算系统级轨迹的估计。然后，每个代理合成自己的控制输入，使系统级的规格是满足最小的概率，而代理级的规格也得到满足。在建议的RHC优化配方，我们直接将卡尔曼滤波器方程计算的系统级轨迹的估计，我们使用混合整数线性规划（MILP）编码的MTL规格作为优化约束。最后，我们在一个案例研究中实现了所提出的分布式RHC方法。
2022-10-04 cs.SY eess.SY
Monitor-Based Runtime Assurance for Temporal Logic Specifications
本文介绍了安全控制器的体系结构，作为一个运行时保证机制的系统规格表示为线性时序逻辑（LTL）的安全属性。安全控制器有三个基本组成部分：性能控制器、备用控制器和保证机制。保证机制使用一个监视器，构造为一个有限状态机（FSM），以分析一个建议的性能控制输入和搜索的系统轨迹是坏前缀的系统规范。来自保证机制的故障标志表示潜在危险的未来系统状态，并触发保证始终保持系统安全的输入序列。一个案例研究，详细介绍了一个非确定性的网络物理系统的安全控制器的建设和实施。
2019-08-08 cs.SY eess.SY
Enhancing Temporal Logic Falsification with Specification Transformation and Valued Booleans
网络物理系统（CPS）是具有物理和软件组件的系统，例如汽车和工业机器人。由于这些系统表现出离散和连续的动态，它们是复杂的，因此很难验证它们的行为是否符合预期。时序逻辑性质的证伪是通过模拟来寻找CPS反例的一种方法。在本文中，我们提出了两个补充，以提高伪造的能力，使其在大规模的工业环境中更可行。第一个增加的是一个框架，用于将规范从基于信号的模型转换为信号时序逻辑。第二个补充是在证伪过程中使用值布尔和添加剂鲁棒语义。我们评估了一组基准模型上的附加鲁棒语义的性能，我们可以看到，哪些语义是更可取的依赖于模型和规范。
2019-10-18 cs.SY eess.SY
Control Barrier Functions with Actuation Constraints under Signal Temporal Logic Specifications
我们为一类动力系统提出了控制障碍函数（CBF），以满足信号时序逻辑（STL）规范的广泛片段，这些规范可能包括具有嵌套时序运算符或冲突要求的子任务（例如，在相同的时间间隔内实现多个子任务）。建议的CBF考虑到动力系统的驱动限制，以及一个可行的子任务序列，他们定义了随时间变化的可行的状态集的系统必须始终留在里面。我们展示了所提出的方法的正确性的一些理论结果。我们说明了所提出的CBF的好处，并通过模拟与现有的方法比较其性能。
2022-04-07 cs.SY eess.SY
Online Monitoring of Dynamic Systems for Signal Temporal Logic Specifications with Model Information
在线监控的目的是在运行时评估或预测系统的行为是否满足某些期望的规范。它在安全关键的网络物理系统中发挥着关键作用。在这项工作中，我们提出了一种新的基于模型的方法，用于在线监测信号时序逻辑（STL）公式所描述的规格。具体来说，我们假设所观察到的状态轨迹是由一个底层的动态系统，其模型是已知的。其主要思想是考虑系统的动态时，评估的STL公式的满意度。为此，STL公式的可行集的计算提供了有效的方法。我们表明，通过明确地利用动态系统的模型信息，所提出的在线监测算法可以伪造或证明的规格提前与现有的算法相比，没有使用模型信息。我们还证明了所提出的监测算法的案例研究。
2022-03-30 cs.SY eess.SY
Computational methods for stochastic control with metric interval temporal logic specifications
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）
本文研究了连续时间随机系统在度量区间时序逻辑规范下的最优控制问题，提出了一种基于离散近似的方法来合成最优控制策略，以最大化满足规范的概率，并展示了该策略在离散近似中收敛到连续时间语义下的最优策略。
2015-04-20 cs.SY eess.SY
Online Control Synthesis for Uncertain Systems under Signal Temporal Logic Specifications
研究了不确定离散时间系统在信号时序逻辑（STL）规范下的在线控制综合问题。不同于现有的技术，这项工作提出了一种基于STL，可达性分析，和时态逻辑树的方法。首先，提出了一种实时版本的STL语义和一种基于管的时态逻辑树（tTLT）。我们表明，tTLT是一个欠近似的STL公式，在这个意义上说，一个轨迹满足tTLT也满足相应的STL公式。其次，设计了一种在线控制综合算法。证明了当STL公式鲁棒可满足且系统的初始状态属于tTLT的初始根节点时，保证了控制综合算法生成的轨迹满足STL公式。仿真实例和实际实验验证了该方法的有效性。
2023-03-17 cs.SY eess.SY
Active Perception and Control from Temporal Logic Specifications
University of Notre Dame（圣母大学）
本文提出一种结合信念空间规划和符号控制的可扩展任务与运动规划框架，用于不确定环境，通过概率时间逻辑（PRTL）规范的反例引导归纳合成算法实现主动感知以满足规范要求。
2019-05-09 cs.SY eess.SY
Temporal Relaxation of Signal Temporal Logic Specifications for Resilient Control Synthesis
我们引入了一个度量，可以量化的信号时序逻辑（STL）规范的时间松弛，并促进弹性控制合成在面对不可行的。建议的度量量化的累积概念的子任务之间的放松，并尽量减少它产生的结构变化，在原来的STL规范的i）修改时间间隔，ii）删除子任务完全如果需要的。为此，我们制定了一个最优控制问题，提取状态和输入序列，最小限度地违反时间要求，同时实现所需的谓词。我们编码这个问题的计算效率的混合整数程序的形式。我们展示了一些新的度量的性质的理论结果。最后，我们提出了一个案例研究的机器人，最低限度地违反了所需的任务的时间限制，在面对的不可行性。
2022-12-11 cs.SY eess.SY
A Specification-Guided Framework for Temporal Logic Control of Nonlinear Systems
提出了一种基于线性时序逻辑（LTL）规范的非线性系统控制规范指导框架。与众所周知的基于抽象的方法相比，所提出的框架直接表征获胜集，即，通过单调算子在系统的连续状态空间上实现给定LTL公式的初始条件集。根据这一特征，提出了一种算法，通过自适应区间细分方案，产生一个有限的记忆控制策略，实际上近似的运营商。我们表明，该算法是健全的完整的LTL规格，和鲁棒完整的规格可识别的确定性Büchi自动机（DBA），后者在这个意义上说，控制策略可以找到只要给定的规格可以满足额外的有界干扰。该方法不需要DBA计算和存储抽象和生成的产品系统，具有更高的内存效率，复杂性分析和性能测试证明了这一点。一个预处理阶段也被设计来减少计算成本，通过分解的规格。我们表明，所提出的方法可以有效地解决现实世界的控制问题，如喷气发动机压缩机控制和运动规划的机械手和移动机器人。
2022-04-15 cs.SY eess.SY
Optimal Planning and Control under Signal Temporal Logic Specifications
Dalian University of Technology（大连理工大学）
本文研究非线性系统在信号时序逻辑规范下的规划与控制问题，通过分解任务生成局部路径并构造安全走廊，最终求解优化问题以获得满足规范的轨迹。
2026-04-27 cs.SY eess.SY
Energetic Resilience under Temporal Logic Specifications
Indian Institute of Science, Bengaluru KA, India（印度科学研究所）；University of Illinois Urbana-Champaign, Urbana IL, USA（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
本文提出一种能量韧性度量，用于量化系统在满足复杂时间逻辑规范下，面对不利影响时所消耗的最大额外能量，通过二次规划高效求解控制输入和度量计算，通过战斗机模型和移动机器人案例验证了方法的有效性。
2026-09-29 cs.SY eess.SY
Control Design for Risk-Based Signal Temporal Logic Specifications
我们提出了一个通用的框架，风险语义的信号时序逻辑（STL）规格的随机动力系统使用公理风险理论。我们表明，在我们的递归风险语义，STL公式的风险约束可以表示在原子谓词的风险约束。然后，我们将展示如何将（随机）STL风险约束转换为相关确定性标称系统上的风险收紧确定性STL约束，从而使现有STL方法的应用成为可能。对于仿射谓词函数和（连贯的）分布鲁棒风险值度量，我们展示了原子谓词上的风险约束如何可以重新表述为收紧确定性仿射约束。我们证明了框架使用模型预测控制（MPC）设计与STL风险约束。
2020-05-30 cs.SY eess.SY
Transfer Entropy in MDPs with Temporal Logic Specifications
University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
本文提出在具有时间逻辑规范的MDP中利用转移熵成本函数，通过合成最小化加权和的策略来满足高阶任务规范，采用修改后的Arimoto-Blahut算法求解非线性方程。
2018-09-18 cs.SY eess.SY
STL2vec: Signal Temporal Logic Embeddings for Control Synthesis With Recurrent Neural Networks
在本文中，学习的递归神经网络（RNN）控制器，最大限度地提高信号时序逻辑（STL）规范的鲁棒性的方法。与以前的方法相比，我们考虑合成RNN控制器，用户可以从多个STL规范中任意选择STL规范。为了获得这样的控制器，我们提出了一个新的概念，称为STL 2vec，它代表了STL规范的矢量表示，并展示了它们的相似之处。STL2vec的构造是有用的，因为它允许我们提高RNN控制器的效率和性能。通过路径规划问题的实例验证了该方法的有效性。
2021-12-17 cs.SY eess.SY
Collaborative design of fault diagnosis and fault tolerance control under nested signal temporal logic specifications
本文针对非线性CPS在嵌套信号时序逻辑规范下的故障诊断与容错控制问题，提出一种基于信号时序逻辑树、容错可行集和递归可行性的协同设计框架，通过二次规划求解次优控制器增益，实现更快速准确的故障检测并保持容错性能。
2025-02-19 cs.SY eess.SY
SMTL: A Stratified Logic for Expressive Multi-Level Temporal Specifications
本文提出分层度量时序逻辑 SMTL，通过分层算子关联时序属性与抽象层级，严格包含 MTL 并增强表达力，仿真表明其可提升多智能体协调与安全性。
2025-01-09 cs.SY eess.SY
Automated Formation Control Synthesis from Temporal Logic Specifications
Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）
本文针对多机器人集群在结构化环境中执行时序逻辑规范任务的问题，提出一种具备安全性与收敛性保证的控制器综合框架，可自主切换编队并应对环境事件，并通过多四旋翼导航仿真验证其有效性。
2023-09-15 cs.RO cs.SY eess.SY
Control from Signal Temporal Logic Specifications with Smooth Cumulative Quantitative Semantics
Boston University（波士顿大学）；TU Wien（维也纳工业大学）
本文提出了一种从复杂时间约束生成非线性动态系统控制策略的框架，引入了平滑且可微的累积鲁棒性语义，并通过梯度上升算法求解一系列平滑优化问题来高效生成控制策略，同时展示了如何将这些技术整合到模型预测控制框架中以实现长时间 horizon 的控制策略合成。
2019-04-25 cs.SY eess.SY
Contract-Based Decomposition of Temporal Logic Specifications for Networked Systems under Arbitrary Partitions
Institute of Science Tokyo（东京科学大学）；DENSO IT Laboratory（电装IT实验室）
本文提出基于假设-保证契约的时序逻辑规范分解方法，使划分成为自由设计变量，并给出任意划分下分解正确的条件，通过管方法综合控制器，仿真验证权衡。
2026-09-22 cs.SY eess.SY
Communication-aware Motion Planning for Multi-agent Systems from Signal Temporal Logic Specifications
University of Notre Dame（圣母大学）
本文提出一种数学框架，用于合成满足复杂高层正式局部规范的多智能体运动计划，通过联合优化运动规划与无线通信，确保通信质量的同时避免碰撞。
2017-05-30 cs.SY eess.SY
Patching Control Lyapunov Barrier Functions for Temporal Logic Specifications with Bounded Controls
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；University of Waterloo（滑铁卢大学）；MacLean Engineering & Marketing Co. Limited（麦克林工程与营销有限公司）；Hong Kong University of Science and Technology (Guangzhou)（香港科技大学（广州））
提出无抽象框架，结合LTL任务序列分解与控制李雅普诺夫障碍函数，通过修补获胜集实现带界控制输入的连续时间系统控制器综合。
2026-06-12 cs.SY eess.SY
Synthesizing Distributed Energy Resources in Microgrids with Temporal Logic Specifications
University of Tennessee, Knoxville（田纳西大学诺克斯维尔分校）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）
本文提出基于模型预测控制的模式合成方法，用于满足时序逻辑规范的电网支持模式，通过解决MPC问题生成布尔控制信号以提高频率响应。
2018-04-23 cs.SY eess.SY
RRT* Based Optimal Trajectory Generation with Linear Temporal Logic Specifications under Kinodynamic Constraints
Centre for Cyber-Physical Systems, IISc（印度科学学院网络物理系统中心）
提出一种基于RRT*的轨迹生成方法，结合LTL鲁棒性度量与运动约束，通过递归成本函数平衡可行性与逻辑正确性，经仿真和实验验证，适用于复杂真实场景。
2024-11-09 cs.RO cs.SY eess.SY
Control Synthesis for Multi-Agent Systems under Metric Interval Temporal Logic Specifications
ACCESS Linnaeus Center, School of Electrical Engineering and KTH Center for Autonomous Systems, KTH Royal Institute of Technology（林奈 ACCESS 中心、电气工程学院及 KTH 自主系统中心，KTH 皇家理工学院）
本文提出了一种自动合成多智能体系统控制序列的框架，通过抽象过渡系统和度量区间时序逻辑规范，确保闭环系统满足实时布尔属性要求。
2017-03-08 cs.SY eess.SY
Approximation-free Control for Signal Temporal Logic Specifications using Spatiotemporal Tubes
本文提出一种无需近似控制的时空管方法，用于在未知系统中满足信号时间逻辑规范，通过鲁棒优化和场景优化实现形式正确性保证，提升计算效率和复杂任务的应用能力。
2025-12-04 cs.SY eess.SY
An Input-Output Simulation Approach to Controlling Multi-AffineSystems for Linear Temporal Logic Specifications
提出一种基于输入-输出仿真的方法，通过状态空间矩形划分、矩形内控制律设计以及有限抽象迁移系统的构建，实现多仿射系统满足线性时序逻辑规范的控制综合。
2012-04-28 cs.SY eess.SY
A Framework for Motion Planning with Temporal Logic Precedence Specifications via Augmented Graphs of Convex Sets
University of Texas at Dallas（德克萨斯大学达拉斯分校）
提出一种基于凸集增广图（GCS）的框架，通过精确编码钥匙-门前置逻辑，结合信号时序逻辑（STL）片段，同时优化钥匙收集序列和连续轨迹，实现避障与逻辑约束满足。
2026-05-30 cs.SY eess.SY
Control Barrier Function Contracts for Vehicular Mission Planning Under Signal Temporal Logic Specifications
我们提出了一种基于假设保证合同的组合控制综合方法，并将其应用于车辆任务计划的结构设计。在我们的方法中，一个任务级的规范表示在一个片段的信号时序逻辑（STL）被分解成定义在非重叠的时间间隔上的谓词。STL谓词然后被映射到与连续可微的时变控制障碍函数相关联的合约的聚合。采用障碍函数约束低层控制综合问题，通过二次规划求解。我们的方法可以避免保守性的任务驱动的控制方法的基础上欠近似。我们说明了其有效性的案例研究的动机下的车辆任务规划的安全约束，以及交通法规下的车辆到车辆和车辆到基础设施的通信的限制。
2022-09-20 cs.SY eess.SY
Resilient and Effort-Optimal Controller Synthesis under Temporal Logic Specifications
University Mohammed VI Polytechnic（穆罕默德六世 polytechnic 大学）；The Robert Bosch Centre for Cyber-Physical Systems, IISc（印度科学学院罗伯特博世网络物理系统中心）；Newcastle University（纽卡斯尔大学）；Max Planck Institute for Software Systems（马克斯·普朗克软件系统研究所）；University of Birmingham（伯明翰大学）
本文研究在时序逻辑规范下，通过最大化鲁棒性并考虑输入约束，综合控制器以满足规范，同时引入努力度量，并探讨鲁棒性与努力之间的权衡。
2026-04-12 cs.SY eess.SY
Verifying Stochastic Hybrid Systems with Temporal Logic Specifications via Model Reduction
我们提出了一个可扩展的方法来验证随机混合系统。利用Mori-Zwanzig约化方法，构造了一个随机混合系统的有限状态马尔可夫链约化，并证明了该约化的马尔可夫链在分布意义下与原系统近似等价.近似等价的随机混合系统和它的马尔可夫链约简意味着分析马尔可夫链的适当加强的属性，使我们能够得出结论，是否原来的随机混合系统满足其时态逻辑规格。我们提出了第一个统计模型检测算法来验证随机混合系统的正确性，表示在线性不等式线性时态逻辑（iLTL）或度量区间时态逻辑（MITL）。
2020-09-16 cs.SY eess.SY math.OC
Model-Based Reinforcement Learning for Approximate Optimal Control with Temporal Logic Specifications
本文研究了不确定连续时间非线性系统的最优控制策略的合成问题。我们制定这个问题作为一个序列的达到避免最优控制子问题。我们表明，由此产生的混合最优控制策略，保证满足给定的scLTL公式，通过构建一个障碍证书。由于解决每个最优控制问题可能是计算上棘手的，我们采取基于学习的方法来近似解决这一序列的最优控制问题在线，而不需要系统动态的全部知识。使用基于Lyapunov的工具，我们开发的充分条件下，我们的近似解保持正确性。最后，我们证明了所开发的方法的有效性与数值例子。
2021-04-14 cs.SY eess.SY
pyspect: An Extensible Toolbox for Automatic Construction of Temporal Logic Trees via Reachability Analysis
本文提出Python工具箱pyspect，通过时序逻辑树提供与方法无关的可达性分析途径，简化信息物理系统中时序逻辑规约的验证，并支持不同可达性实现的便捷比较。
2025-10-13 cs.SY eess.SY
Maximally Resilient Controllers under Temporal Logic Specifications
本文研究在时间逻辑规范下，通过鲁棒优化综合控制器，以最大化系统能承受的最大扰动（弹性），并针对线性和非线性系统分别给出精确解和概率保证方法。
2025-09-08 cs.SY eess.SY math.OC
A hybrid barrier certificate approach to satisfy linear temporal logic specifications
在这项工作中，我们制定了一个（语法共同安全）的线性时序逻辑规范的物理工厂，通过最近的混合动力系统形式主义的满意度。为了解决这个问题，我们引入了一个扩展到这样一个混杂系统框架的所谓的偶发性属性，它匹配适当的条件，这样一个时间逻辑规范的满意度。的可能性属性可以建立通过屏障证书，我们认为混杂系统框架推导。使用混合屏障证书，我们提出了一个解决方案，原来的问题。仿真结果表明了该方法的有效性。
2020-11-23 cs.FL cs.SY eess.SY
Scalable Integrated Task and Motion Planning from Signal Temporal Logic Specifications
University of Notre Dame（圣母大学）
本文提出了一种可扩展且可证明完整的算法，直接合成连续轨迹以满足非凸的信号时序逻辑规范，通过分离离散任务规划和连续运动规划，并利用高效的求解器找到高维系统中满足非凸STL规范的动态可行轨迹。
2018-10-20 cs.RO cs.SY eess.SY
Interpretable Apprenticeship Learning with Temporal Logic Specifications
本文提出通过多目标优化从MDP中的行为轨迹推断LTL规范，采用违反成本概念设计状态和动作基于的目标函数，并通过遗传算法在简单领域验证方法有效性。
2017-10-28 cs.AI cs.LG cs.SY
Controller synthesis method for multi-agent system based on temporal logic specification
针对半合作半竞争多智能体概率离散事件系统，本文提出基于线性时序逻辑规范并结合概率模型检测的控制器综合算法，并通过案例验证其有效性。
2025-08-31 cs.FL cs.MA cs.SY
Safety Verification of Stochastic Systems under Signal Temporal Logic Specifications
研究随机系统在信号时序逻辑规范下的验证问题，提出STL侵蚀策略，将概率验证转化为更严格的确定性验证，可与现有算法无缝集成，数值实验验证了其有效性。
2025-02-11 cs.FL cs.LO cs.SY
Safe Model-based Control from Signal Temporal Logic Specifications Using Recurrent Neural Networks
Boston University（波士顿大学）；Commonwealth School（联邦学校）
我们提出了一种策略搜索方法来学习控制器的信号时序逻辑（STL）公式的规格。系统模型是未知的，但假设是仿射控制系统，与控制策略一起学习。该模型被实现为两个前馈神经网络（FNN）-一个用于漂移，一个用于控制方向。为了捕获STL规范的历史依赖，我们使用递归神经网络（RNN）来实现控制策略。与流行的无模型方法相比，本文提出的学习方法利用了学习模型，并且更有效。我们使用控制障碍函数（CBF）与学习模型，以提高系统的安全性。我们通过仿真和实验验证了我们的算法。实验结果表明，该方法在很短的系统运行时间内就能满足给定的控制要求，可用于在线控制。
2023-03-03 cs.LG cs.SY eess.SY
Backpropagation through Signal Temporal Logic Specifications: Infusing Logical Structure into Gradient-Based Methods
Stanford University（斯坦福大学）；Toyota Research Institute（丰田研究院）
提出了一种利用计算图计算信号时序逻辑（STL）公式的定量语义的方法，称为STLCG。STLCG提供了一个平台，使逻辑规范纳入机器人问题，受益于基于梯度的解决方案。具体来说，STL是一种功能强大、表达能力强的形式化语言，它可以指定连续系统和混杂系统产生的信号的空间和时间属性。STL的定量语义提供了一个鲁棒性度量，即，信号满足或违反STL规范的程度。在这项工作中，我们设计了一个系统的方法来翻译STL的鲁棒性公式到计算图。通过这种表示，并利用现成的自动微分工具，我们能够有效地通过STL鲁棒性公式进行反向传播，从而实现STL规范与机器人技术中使用的许多基于梯度的方法的自然和易于使用的集成。通过一些来自各种机器人应用的例子，我们证明了STLCG是通用的，计算效率高，并能够将人类领域的知识到问题的制定。
2021-12-27 cs.CL cs.LO cs.SY
An MILP Approach for Real-time Optimal Controller Synthesis with Metric Temporal Logic Specifications
Rensselaer Polytechnic Institute（伦斯勒理工学院）
本文提出一种混合整数线性规划方法，用于在动态环境中实时合成满足度量时序逻辑规范的控制器，通过优化性能指标确保系统行为正确。
2016-03-08 cs.RO cs.SY eess.SY
Neural Controller Synthesis for Signal Temporal Logic Specifications Using Encoder-Decoder Structured Networks
Osaka University（大阪大学）；National Institute of Informatics（国立信息学研究所）
本文提出了一种基于神经网络的信号时序逻辑（STL）规范控制综合方法。大多数以前的作品考虑训练一个控制器，只有一个给定的STL规范。然而，这些方法，需要重新训练的NN控制器，如果一个新的规范出现，需要得到满足，这导致大量的内存消耗和低效的训练。为了解决这个问题，我们建议通过引入编码器-解码器结构的NN与注意力机制来构建NN控制器。编码器将STL公式作为输入，并将其编码为适当的向量，解码器输出满足给定规范的控制信号。作为编码器，我们考虑三种NN结构：顺序，树结构和图形结构的NN。所有的模型参数都是以端到端的方式训练的，以最大限度地提高预期的鲁棒性，这是STL公式的定量语义。我们比较上述NN结构的控制性能，通过数值实验的路径规划问题，所提出的方法的有效性。
2022-12-10 cs.LG cs.SY eess.SY
Safe Reinforcement Learning with Probabilistic Guarantees Satisfying Temporal Logic Specifications in Continuous Action Spaces
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）
针对连续动作空间中RL缺乏安全保证的问题，提出“概率验证—RL性能优化—再验证”的三步安全RL流程，并在动态障碍规避任务中验证其可兼顾高效学习与时序逻辑概率安全。
2023-09-28 cs.RO cs.SY eess.SY
Control Synthesis using Signal Temporal Logic Specifications with Integral and Derivative Predicates
University of Minnesota（明尼苏达大学）
在许多应用中，信号的积分和导数携带有价值的信息（例如，在时间窗口上的累积成功、变化率）。在本文中，我们扩展了信号时序逻辑（STL）的表达能力，通过引入谓词，可以定义丰富的属性相关的积分和导数的信号。对于控制合成，新的谓词被编码成混合整数线性不等式，并用于制定一个混合整数线性规划，以找到一个轨迹，满足STL规范。我们讨论了使用新的谓词的好处，并说明他们在一个案例研究中显示的影响，新的谓词上的轨迹的自主机器人。
2021-03-26 cs.RO cs.SY eess.SY
Co-learning Planning and Control Policies Constrained by Differentiable Logic Specifications
Purdue University（普渡大学）
本文提出协同学习规划与控制策略的强化学习方法，以可微逻辑规范约束高维机器人导航，降低样本复杂度并实现长时域路径生成与策略对齐。
2023-10-02 cs.LG cs.RO cs.SY
Formal Verification of Linear Temporal Logic Specifications Using Hybrid Zonotope-Based Reachability Analysis
本文提出用混合zonotope后向可达性分析构造时序逻辑树，以计算高效且能表示非凸、不相交几何形状的方式形式化验证自主系统的LTL规范。
2024-04-04 cs.LO cs.SY eess.SY
Automaton-Guided Control Synthesis for Signal Temporal Logic Specifications
University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
本文提出了一种基于信号时序逻辑（STL）规范的连续动力系统控制综合算法框架。我们提出了一种新的算法，以获得一个时间划分的有限自动机从STL规范，并介绍了一个多层的框架，利用这个自动机引导基于采样的搜索树在空间和时间。我们的方法是能够合成一个控制器的非线性动力学和多项式谓词功能。我们证明了我们的算法的正确性和概率完备性，并说明了我们的框架的效率和有效性的几个案例研究。我们的研究结果显示了一个数量级的加速比最先进的。
2022-10-04 cs.FL cs.RO cs.SY
Model Predictive Control for Signal Temporal Logic Specification
California Institute of Technology（加州理工学院）；UC Berkeley（加州大学伯克利分校）；C3 Energy Inc.（C3能源公司）
本文提出一种基于数学规划的模型预测控制方法，用于满足信号时间逻辑规范的物理系统。通过将STL规范编码为混合整数线性约束，实现系统变量的优化控制，实验展示了建筑能源和气候控制的控制器合成效果。
2017-03-28 cs.FL cs.LO cs.SY
Tractable Reinforcement Learning for Full Class of Signal Temporal Logic Specifications Using Spatiotemporal Tube Reward
Centre for Cyber-Physical Systems, IISc（印度科学研究所网络物理系统中心）
本文提出一种时间感知的强化学习框架，利用时空管几何特性将全类信号时序逻辑规范映射为时变边界，训练软演员-评论家智能体，在满足输入约束下实现无历史、计算高效的连续控制策略。
2026-09-24 cs.RO cs.SY eess.SY
Traffic Network Control from Temporal Logic Specifications
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Boston University（波士顿大学）
本文提出一种框架，用于生成交通信号控制策略，以满足由线性时间逻辑表达的控制目标。通过模型检查和形式化方法技术，获得一个正确构造的控制器，确保满足复杂规范。利用交通网络的结构特性，高效计算有限状态抽象。
2016-06-21 cs.SY eess.SY math.DS
Risk-Aware MPC for Stochastic Systems with Runtime Temporal Logics
本文针对运行时动态分配时序逻辑规范的随机系统，提出一种可证明正确的风险感知模型预测控制方案，在保证既有规范满足的前提下动态评估并满足新规范，并通过机器人运动规划案例验证。
2024-04-30 cs.LO cs.SY eess.SY
Koopman-Model Predictive Control with Signal Temporal Logic Specifications for Temperature Regulation of a Warm-Water Supply System
在医院环境中，用于透析治疗的温水供应控制是典型的安全关键控制问题。为了保证热水供应的连续性，满足物理规格为广泛的操作条件，这是不可避免的考虑在一个温水供应系统的动态模型的控制设计的非线性。在本文中，我们提出了将控制规范所描述的信号时序逻辑，这是一个时序逻辑的语义上的有限时间信号的形式化方法，到所谓的Koopman-模型预测控制（MPC）作为一种新的技术的非线性预测控制的基础上的Koopman算子框架非线性系统。这使我们能够产生一个序列的最佳输入，使一个非线性系统的控制状态可以满足规格。将该方案应用于热水供应的温度调节，并对其有效性进行了数值验证。
2023-02-28 cs.SY eess.SY math.DS
Temporal Robustness of Temporal Logic Specifications: Analysis and Control Design
我们研究了时序逻辑规范的时间鲁棒性，并展示了如何为时间关键控制系统设计时间鲁棒控制律。这个主题在连接系统和交错过程中特别感兴趣，例如多机器人和人机系统，其中个体代理和人类行为的不确定性可能会导致时序不确定性。尽管时间关键系统的重要性，时序逻辑规范的时间鲁棒性还没有研究，特别是从控制设计的角度来看。我们定义同步和异步的时间鲁棒性，并表明这些概念量化的鲁棒性相对于同步和异步的时间转移的时间逻辑规范的谓词。进一步证明了同步时间鲁棒性是异步时间鲁棒性的上界。然后，我们研究的控制设计问题，我们的目标是设计一个控制律，最大限度地提高了动力系统的时间鲁棒性。我们的解决方案包括一个混合线性规划（MILP）编码，可用于获得一系列的最优控制输入。虽然异步时间鲁棒性可以说是比同步时间鲁棒性更细致入微，我们表明，控制设计使用同步时间鲁棒性是计算更有效。设计人员可以根据手头的特定应用程序来利用这种权衡。我们总结了各种案例研究的文件。
2022-03-29 cs.FL cs.SY eess.SY
