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Sensor-Based Safety-Critical Control Using an Incremental Control Barrier Function Formulation via Reduced-Order Approximate Models

Autenrieb, Johannes und Shin, Hyo-Sang (2025) Sensor-Based Safety-Critical Control Using an Incremental Control Barrier Function Formulation via Reduced-Order Approximate Models. In: 2025 American Control Conference, ACC 2025, Seiten 374-381. Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). 2025 American Control Conference (ACC), 2025-07-08 - 2025-07-10, Denver, CO, USA. doi: 10.23919/ACC63710.2025.11107913. ISBN 979-833156937-2. ISSN 0743-1619.

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Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/11107913

Kurzfassung

The existing control barrier function literature generally relies on precise mathematical models to guarantee system safety, limiting their applicability in scenarios with parametric uncertainties. While incremental control techniques have shown promise in addressing model uncertainties in flight control applications, translating these approaches to safety-critical control presents significant challenges. This paper bridges this gap by introducing measurement-robust incremental control barrier functions (MRICBFs), which leverage sensor-based reduced-order models to provide formal safety guarantees for uncertain systems. By carefully addressing the challenges of sensor accuracy and approximation errors in the incremental formulation, our approach enables substituting specific model components with real-time sensor measurements while maintaining rigorous safety guarantees. This formulation overcomes the limitations of traditional adaptive control methods that adjust system parameters over time, enabling immediate and reliable safety measures for a class of model uncertainties. The efficacy of MRICBFs is demonstrated in two simulation case studies: a simple first-order system with time-varying sensor biases and a more complex overactuated hypersonic glide vehicle with multiple state constraints.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/222661/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Sensor-Based Safety-Critical Control Using an Incremental Control Barrier Function Formulation via Reduced-Order Approximate Models
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Autenrieb, JohannesJohannes.Autenrieb (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Shin, Hyo-Sanghyosangshin (at) kaist.ac.krNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:21 August 2025
Erschienen in:2025 American Control Conference, ACC 2025
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.23919/ACC63710.2025.11107913
Seitenbereich:Seiten 374-381
Verlag:Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)
ISSN:0743-1619
ISBN:979-833156937-2
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Incremental Control Barrier Functions, Sensor-Based Safety, CBFs, Nonlinear Safety-Critical Control
Veranstaltungstitel:2025 American Control Conference (ACC)
Veranstaltungsort:Denver, CO, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:8 Juli 2025
Veranstaltungsende:10 Juli 2025
Veranstalter :American Automatic Control Council (AACC)
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Komponenten und Systeme
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CS - Komponenten und Systeme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Flugzeugsysteme, L - Unbemannte Flugsysteme
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Flugsystemtechnik > Flugdynamik und Simulation
Hinterlegt von: Autenrieb, Johannes
Hinterlegt am:18 Feb 2026 15:10
Letzte Änderung:20 Feb 2026 15:08

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