1. Ellipsoidal Enclosure Techniques for a Verified Simulation of Initial Value Problems for Ordinary Differential Equations
- Author
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Andreas Rauh, Auguste Bourgois, Luc Jaulin, Julia Kersten, Equipe ROBotics for EXploration (Lab-STICC_ROBEX), Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC), École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne), Universität Rostock, Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)
- Subjects
[MATH.MATH-DS]Mathematics [math]/Dynamical Systems [math.DS] ,MathematicsofComputing_NUMERICALANALYSIS ,02 engineering and technology ,[INFO.INFO-MO]Computer Science [cs]/Modeling and Simulation ,020202 computer hardware & architecture ,[SPI.AUTO]Engineering Sciences [physics]/Automatic ,Verified simulation of initial value problems ,ComputingMethodologies_SYMBOLICANDALGEBRAICMANIPULATION ,0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering ,[INFO.INFO-SY]Computer Science [cs]/Systems and Control [cs.SY] ,Interval analysis ,Uncertain systems ,Robustness analysis ,Ellipsoidal enclosure techniques - Abstract
International audience; The verified simulation of initial value problems (IVPs) for ordinary differential equations (ODEs) with uncertain parameters is an up-to-date research topic and a basic building block for predictor-corrector type state estimators. Such state estimators are based on a two-stage procedure: First, the continuous-time state equations are evaluated up to the discrete time instant at which new measured data become available. Second, the forecasted state enclosures need to be refined by accounting for the information provided by the available sensors. In this paper, we focus on the first stage by presenting a novel ellipsoidal enclosure technique for continuous-time processes. It is based on thick ellipsoids and temporal Taylor series for a verified integration of ODEs that in combination allow for determining inner and outer bounds for the domains of reachable states. Comparisons with other set-valued integration techniques conclude this paper.
- Published
- 2021
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