Advanced safety filter based on SOS Control Barrier and Lyapunov Functions
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Autor:in (Körperschaft)
Publikationsdatum
2026
Typ der Arbeit
Studiengang
Typ
01A - Beitrag in wissenschaftlicher Zeitschrift
Herausgeber:innen
Herausgeber:in (Körperschaft)
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Übergeordnetes Werk
IEEE Transactions on Automatic Control
Themenheft
DOI der Originalpublikation
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Zugehörige Forschungsdaten
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Reihennummer
Jahrgang / Band
Ausgabe / Nummer
Seiten / Dauer
1-8
Patentnummer
Verlag / Herausgebende Institution
IEEE
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Praxispartner:in/Auftraggeber:in
Zusammenfassung
This paper presents a novel safety filter framework that ensures both safety and the preservation of the legacy control action within a nominal region. This modular design allows the safety filter to be integrated into the control hierarchy without compromising the performance of the existing legacy controller during nominal operation. For a control-affine system, this is accomplished by formulating multiple Control Barrier Functions (CBFs) and Control Lyapunov-like Functions (CLFs) conditions, alongside a forward invariance condition for the legacy controller, as sum-of-squares constraints. Additionally, the state-dependent inequality constraints of the resulting Quadratic Program (QP) - encoding the CBF and CLF conditions – are designed to remain inactive within the nominal region, ensuring preservation of the legacy control action and performance. To avoid the chattering effect and guarantee the uniqueness and Lipschitz continuity of solutions, the state-dependent inequality constraints of the QP are selected to be regular. Finally, we demonstrate the method in a detailed case study involving the control of a three-phase ac/dc power converter.
Schlagwörter
Fachgebiet (DDC)
Veranstaltung
Startdatum der Ausstellung
Enddatum der Ausstellung
Startdatum der Konferenz
Enddatum der Konferenz
Datum der letzten Prüfung
ISBN
ISSN
1558-2523
2334-3303
0018-9286
2334-3303
0018-9286
Sprache
Englisch
Während FHNW Zugehörigkeit erstellt
Ja
Zukunftsfelder FHNW
Publikationsstatus
Veröffentlicht
Begutachtung
peer-reviewed
Open Access-Status
Closed
Zitation
Schneeberger, M., Mastellone, S., & Dörfler, F. (2026). Advanced safety filter based on SOS Control Barrier and Lyapunov Functions. IEEE Transactions on Automatic Control, 1–8. https://doi.org/10.1109/tac.2026.3693156