We consider the decidability of state-to-state reachability in linear time-invariant control systems over continuous time. We analyse this problem with respect to the allowable control sets, which are assumed to be the image under a linear map of the unit hypercube. This naturally models bounded (sometimes called saturated) controls. Decidability of the version of the reachability problem in which control sets are affine subspaces of $\mathbb{R}^n$ is a fundamental result in control theory. Our first result is decidability in two dimensions ($n=2$) if the matrix $A$ satisfies some spectral conditions, and conditional decidablility in general. If the transformation matrix $A$ is diagonal with rational entries (or rational multiples of the same algebraic number) then the reachability problem is decidable. If the transformation matrix $A$ only has real eigenvalues, the reachability problem is conditionally decidable. The time-bounded reachability problem is conditionally decidable, and unconditionally decidable in two dimensions. Some of our decidability results are conditional in that they rely on the decidability of certain mathematical theories, namely the theory of the reals with exponential ($\mathfrak{R}_{\exp}$) and with bounded sine ($\mathfrak{R}_{\exp,\sin}$). We also obtain a hardness result for a mild generalization of the problem where the target is simple set (hypercube of dimension $n-1$ or hyperplane) instead of a point, and the control set is a convex bounded polytope. In this case, we show that the problem is at least as hard as the \emph{Continuous Positivity problem} or the \emph{Nontangential Continuous Positivity problem}.


翻译:我们认为,在线性时间差异控制系统中, 国家到国家的可达性在连续的时间里可以降低。 我们分析关于允许控制组的这一问题, 这些可允许控制组在单位超立方体的线性地图下被假定为图像。 这种自然模型是捆绑的( 有时称为饱和) 控制组的。 控制组的可达性问题版本只有美元=mathbb{R ⁇ n$是控制理论的一个基本结果。 我们的第一个结果是两个维的可变性( $=2$ ) 。 如果 $A 满足某些光谱条件, 以及一般目标不易变异性。 如果变异矩阵是硬的, 美元( 有时称为饱和) 。 如果变异基矩阵只有真正的树脂值问题, 达不到的可达性问题是有条件的。 时间限制的可达性问题是有条件的, 美元=2美元, 并且可以在两个维光度中无条件的变异性 。 某些变数的理论是硬性, 。

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