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
Control-Lyapunov and Control-Barrier Functions based Quadratic Program for Spatio-temporal Specifications
University of Michigan（密歇根大学）
本文提出了一种在时空约束下进行控制合成的方法，通过定义新的预设时间控制李雅普诺夫函数（PT CLF）并提出其存在性条件，结合二次规划（QP）计算满足这些条件的控制输入，同时将时空规范转化为时序逻辑公式，并讨论了方法的局限性和未来研究方向。
2019-08-26 cs.SY eess.SY math.OC
Characterising Linear Spatio-Temporal Dynamical Systems in the Frequency Domain
提出了时空传递函数的概念，用以描述一类线性时不变（LTI）时空动力系统。时空传递函数是经典线性定常控制系统传递函数的自然推广。与经典传递函数的情况一样，时空传递函数可以用于在频域中描述线性时不变时空系统的固有动态。时空传递函数的引入也将有助于分析离散时空系统的动力学稳定性。
2021-10-29 cs.SY eess.SY nlin.PS
Semi-Supervised Trajectory-Feedback Controller Synthesis for Signal Temporal Logic Specifications
Stanford University（斯坦福大学）
有时空规则规定机器人在复杂环境中应如何操作，例如，道路规则规定了（自动驾驶）车辆在道路上的行为。然而，将这些规则无缝地整合到机器人控制策略中仍然具有挑战性，特别是对于实时应用。在这项工作中，给定一个所需的时空规格表示的信号时序逻辑（STL）语言，我们提出了一个半监督控制器的合成技术，是调谐到类人的行为，同时满足所需的STL规范。离线时，我们通过对抗性训练方案合成了一个伪反馈神经网络控制器，该训练方案在计算控制时总结了过去的时空行为，然后在线时，我们执行梯度步骤以提高规范满意度。离线阶段的核心是一个基于模仿的正则化组件，它促进了更好的政策探索，并有助于诱导自然的人类行为。我们的实验表明，与仅在以前的工作中优化STL目标相比，具有基于模仿的正则化导致更高的定性和定量性能。我们证明了我们的方法的有效性与说明性的案例研究，并表明我们提出的控制器优于一个国家的最先进的射击方法在性能和计算时间。
2022-02-04 cs.RO cs.SY eess.SY
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
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
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
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
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
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
Specification mining and automated task planning for autonomous robots based on a graph-based spatial temporal logic
University of Notre Dame（圣母大学）
我们的目标是使自主机器人能够从演示视频中学习新技能，并使用这些新学到的技能来完成重要的高级任务。开发这种自主机器人的目标涉及到知识表示、规范挖掘和自动任务规划。对于知识表示，我们使用基于图的时空逻辑（GSTL）来捕获演示视频所演示的相关技能的时空信息。我们设计了一个规范挖掘算法，通过归纳构造空间项和时间公式，从演示视频中生成一组参数化的GSTL公式。从规范挖掘得到的参数化GSTL公式作为域理论，用于自主机器人的自动任务规划。提出了一种基于GSTL的自动任务规划方法，其中提出者用于生成有序动作，验证者用于生成可执行的任务计划。文中以表格设置为例说明了本文的主要思想。
2020-07-16 cs.AI cs.RO cs.SY
Neural Control Barrier Functions for Signal Temporal Logic Specifications with Input Constraints
IISc, Bengaluru（印度理工学院班加罗尔分校）
本文提出基于神经网络的框架，用于合成时间变化控制屏障函数及其控制器，以满足STL规范并遵守输入约束，通过仿真验证了方法的有效性。
2026-03-17 cs.SY eess.SY
Reach-Avoid-Stay-Collision-Avoidance Negotiation Framework for Multi-Agent Systems via Spatiotemporal Tubes
针对未知动力学与有界扰动下的多智能体规定时间 RAS 任务，提出基于时空管的分布式协商避碰框架，并用机器人和无人机导航仿真验证其有效性。
2025-03-13 cs.SY eess.SY
Robust Decidability of Sampled-Data Control of Nonlinear Systems with Temporal Logic Specifications
University of Waterloo（滑铁卢大学）
本文研究了使用离散抽象进行非线性控制合成的理论极限，具体探讨了在时序逻辑规范下决定连续时间控制的问题。证明了在系统右端受到小扰动的情况下，非线性系统带有时序逻辑规范的采样控制是鲁棒可决定的。如果存在这样的控制策略，则可以构造一个（可能更不鲁棒的）采样控制策略来实现相同的规范。通过构造足够小的离散化参数来证明结果的鲁棒完备抽象。
2019-03-15 cs.SY eess.SY
Robust Control for Signal Temporal Logic Specifications using Average Space Robustness
KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）
本文提出了一种计算高效且鲁棒的模型预测控制框架，用于满足信号时间逻辑规范，引入了新的量化语义'离散平均空间鲁棒性'并将其纳入模型预测控制器的成本函数，通过凸二次规划实现规范的鲁棒满足，并定义了谓词鲁棒性度量来评估鲁棒性。
2019-01-15 cs.SY eess.SY
Reachability-based Control Synthesis under Signal Temporal Logic Specifications
在本文中，我们研究的控制器设计问题的线性扰动系统下的信号时序逻辑（STL）规格施加空间和时间的限制系统的行为。我们首先实现基于zonotope的技术划分的状态空间到有限的细胞，然后提出了一个评估机制，重新安排的STL规范的时间约束，最后分解的全球STL公式到有限的本地STL公式。以这种方式，每个单元具有局部控制设计问题，该局部控制设计问题被进一步公式化为局部优化问题。针对每一个局部优化问题，我们利用区域空间的性质和可达性分析设计了由前馈和反馈部分组成的局部控制器。通过求解所有的局部优化问题，所有的局部控制器组合，以保证全局STL规格。最后，给出了一个数值例子来说明推导的结果。
2021-10-15 cs.SY eess.SY
Cooperative Task Planning of Multi-Agent Systems Under Timed Temporal Specifications
ACCESS Linnaeus Center, School of Electrical Engineering, KTH Royal Institute of Technology（林奈中心电气工程学院，皇家理工学院）；KTH Centre for Autonomous Systems（皇家理工学院自主系统中心）
本文研究了在时序约束下多智能体系统的协同任务规划问题，提出了一种两阶段系统化方法，确保个体和团队任务规范均得到满足。
2015-09-30 cs.SY eess.SY
Control Barrier Functions for the Full Class of Signal Temporal Logic Tasks using Spatiotemporal Tubes
该研究提出基于时空管合成通用信号时序逻辑任务时变控制屏障函数的框架，经鲁棒与场景优化提供形式化保证，在移动机器人和四旋翼案例中验证了效率优势。
2025-10-22 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
Barrier Certificates for Uncertain Temporal Specifications
University of Birmingham（伯明翰大学）；Max Planck Institute for Software Systems（马克斯·普朗克软件系统研究所）
本文研究随机动态系统满足时间逻辑规范的问题，通过扩展空间引入谓词不确定性，利用屏障证书提供可计算条件以避免动态规划计算负担。
2026-05-10 cs.LO cs.SY eess.SY
Safe Planning through Incremental Decomposition of Signal Temporal Logic Specifications
Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
本文提出通过时间分解信号时态逻辑规范为可达性和不变性约束并顺序调度，以提升轨迹规划效率，在线性和非线性系统上优于现有方法。
2024-03-19 cs.LO cs.RO cs.SY
