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Control Invariant Sets for Neural Network Dynamical Systems and Recursive Feasibility in Model Predictive Control

Created by
  • Haebom

저자

Xiao Li, Tianhao Wei, Changliu Liu, Anouck Girard, Ilya Kolmanovsky

개요

본 논문은 신경망 기반 역동 시스템의 제어 불변 집합을 합성하는 알고리즘 방법을 제시합니다. 신경망의 비선형성과 블랙박스 특성으로 인해 엄격한 안전성과 재귀적 실행 가능성을 보장하는 제어 설계가 어려운 점을 해결하기 위해, 유한한 반복 후 종료를 보장하는 집합 재귀를 이용하여 폐루프 역동성이 전방 불변인 부분 집합을 생성합니다. 이를 통해 지속적인 운영 안전성을 보장합니다. 또한, 이러한 제어 불변 집합을 혼합 정수 최적화에 통합하는 모델 예측 제어 설계를 제안하여 계산 수준에서 안전 제약 조건과 재귀적 실행 가능성을 보장합니다. 제안된 방법의 특성과 보장에 대한 포괄적인 이론적 분석과 자율 주행 시나리오의 수치 시뮬레이션을 통해 오프라인에서 제어 불변 집합을 합성하고 온라인에서 모델 예측 제어를 구현하여 안전성과 재귀적 실행 가능성을 보장하는 방법의 효과를 보여줍니다.

시사점, 한계점

시사점:
신경망 기반 역동 시스템에 대한 안전하고 재귀적으로 실행 가능한 제어 설계 방법 제시.
유한한 반복으로 종료되는 집합 재귀 알고리즘을 통한 제어 불변 집합 합성.
모델 예측 제어와의 통합을 통해 안전 제약 조건과 재귀적 실행 가능성 보장.
자율 주행 시나리오를 통한 실효성 검증.
한계점:
제안된 방법의 계산 복잡도에 대한 자세한 분석 부족.
실제 시스템 적용에 대한 추가적인 실험 및 검증 필요.
신경망 모델의 정확도와 일반화 성능에 대한 의존성.
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