Reachability-based Identification, Analysis, and Control Synthesis of Robot Systems

We introduce reachability analysis for the formal examination of robots. We propose a novel identification method, which preserves reachset conformance of linear systems. We additionally propose a simultaneous identification and control synthesis scheme to obtain optimal controllers with formal guarantees. In a case study, we examine the effectiveness of using reachability analysis to synthesize a state-feedback controller, a velocity observer, and an output feedback controller.Comment: This work has been submitted to the IEEE for possible publication. Copyright may be transferred without notice, after which this version may no longer be accessibl

Nachweislich sichere Bewegungsplanung für autonome Fahrzeuge durch Echtzeitverifikation

This thesis introduces fail-safe motion planning as the first approach to guarantee legal safety of autonomous vehicles in arbitrary traffic situations. The proposed safety layer verifies whether intended trajectories comply with legal safety and provides fail-safe trajectories when intended trajectories result in safety-critical situations. The presented results indicate that the use of fail-safe motion planning can drastically reduce the number of traffic accidents.Die vorliegende Arbeit führt ein neuartiges Verifikationsverfahren ein, mit dessen Hilfe zum ersten Mal die verkehrsregelkonforme Sicherheit von autonomen Fahrzeugen gewährleistet werden kann. Das Verifikationsverfahren überprüft, ob geplante Trajektorien sicher sind und generiert Rückfalltrajektorien falls diese zu einer unsicheren Situation führen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Verwendung des Verfahrens zu einer deutlichen Reduktion von Verkehrsunfällen führt