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轨迹优化

轨迹优化

作者: TonnyYan | 来源:发表于2018-09-18 15:46 被阅读75次

算法思路

拟合局部的时变线性动态模型,而不是学习一个全局模型。在全局动态模型复杂非线性并且不连续的情况下, 很难被成功学习(采集到的样本不足以充分反映系统动态分布)。该算法是model-based和model-free的混合方法,比model-free方法需求更少的样本,又能很好的解决model-based方法难以成功学习复杂不连续全局动态模型的问题。

利用当前的线性高斯控制器在实际机器人中运行i次,获取轨迹分布,然后利用样本({(x_t,u_t),x_{t + 1}})来估计该动态模型。只要我们估计每一时间步局部的线性高斯动态模型,接着就运行动态规划算法更新线性高斯控制器的参数。由于估计的动态模型是局部的,通过iLQG算法更新得到的新控制器参数可能与老控制器参数有很大变化,为了减小参数更新的方差,我们通过加入新老控制器的KL-divergence约束项来限制每一次动态规划的变化。

KL-Divergence 约束优化

\begin{gathered} \mathop {\min }\limits_{} {E_{p\left( \tau \right)}}\left[ {\ell \left( \tau \right)} \right] \hfill \\ s.t.\;{D_{KL}}\left( {p\left( \tau \right)\parallel \hat p\left( \tau \right)} \right) \leqslant \varepsilon \hfill \\ \end{gathered}

Lagrange对偶问题:
L\left( {p\left( \tau \right),\eta } \right) = {E_{p\left( \tau \right)}}\left[ {\ell \left( \tau \right)} \right] + \eta \left[ {{D_{KL}}\left( {p\left( \tau \right)\parallel \hat p\left( \tau \right)} \right) - \varepsilon } \right]
假设前后两次的局部动态模型一致,即p\left( {{x_{t + 1}}|{x_t},{u_t}} \right) = \hat p\left( {{x_{t + 1}}|{x_t},{u_t}} \right) = N\left( {{f_{xt}}{x_t} + {f_{ut}}{u_t},{F_t}} \right),则上述优化问题可化简为:
L\left( {p\left( \tau \right),\eta } \right) = \sum\limits_t {{E_{p\left( {{x_t},{u_t}} \right)}}\left[ {\ell \left( {{x_t},{u_t}} \right) - \eta \log \hat p\left( {{u_t}|{x_t}} \right)} \right]} - \eta H\left( {p\left( \tau \right)} \right) - \eta \varepsilon

参考文献

[1]:https://blog.csdn.net/sunbibei/article/details/51558777
[2]:Kumar, Vikash, E. Todorov, and S. Levine. "Optimal control with learned local models: Application to dexterous manipulation." IEEE International Conference on Robotics and Automation IEEE, 2016.

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