Automated synthesis of provably correct controllers for cyber-physical systems is crucial for deploying these systems in safety-critical scenarios. However, their hybrid features and stochastic or unknown behaviours make this synthesis problem challenging. In this paper, we propose a method for synthesizing controllers for Markov jump linear systems (MJLSs), a particular class of cyber-physical systems, that certifiably satisfy a requirement expressed as a specification in probabilistic computation tree logic (PCTL). An MJLS consists of a finite set of linear dynamics with unknown additive disturbances, where jumps between these modes are governed by a Markov decision process (MDP). We consider both the case where the transition function of this MDP is given by probability intervals or where it is completely unknown. Our approach is based on generating a finite-state abstraction which captures both the discrete and the continuous behaviour of the original system. We formalise such abstraction as an interval Markov decision process (iMDP): intervals of transition probabilities are computed using sampling techniques from the so-called "scenario approach", resulting in a probabilistically sound approximation of the MJLS. This iMDP abstracts both the jump dynamics between modes, as well as the continuous dynamics within the modes. To demonstrate the efficacy of our technique, we apply our method to multiple realistic benchmark problems, in particular, temperature control, and aerial vehicle delivery problems.


翻译:计算机物理系统(MJLS)是一个特殊的网络物理系统(Markov 跳线系统)的合成控制器(MJLSs),这是一个特殊类别的网络物理系统,可以证实符合以概率计算树逻辑(PCTL)规格表达的要求。MJLS由一组有限的线性动态组成,其中含有未知的添加干扰,这些模式之间的跳跃由Markov决定程序(MDP)管理。我们考虑两种情况,即MDP的过渡功能是由概率间隔或完全未知的。我们的方法是生成一个固定状态的抽象模型,既能捕捉离性和持续行为,又能验证原始系统。我们正式将这种抽象数据作为隐蔽的计算树逻辑逻辑逻辑(iMDP):从所谓的“扫描方法”到这些模式之间的跳动性变化的概率变化。我们用一种预测方法来计算这种模式的过渡性概率,即以稳定性动态方法显示我们飞行器的稳定性,即持续性动态方法,作为我们不断的驱动性动态方法。

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