计算机科学 > 机器学习
[提交于 2023年5月5日
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标题: 关于控制屏障函数的最优性、稳定性和可行性:基于自适应学习的方法
标题: On the Optimality, Stability, and Feasibility of Control Barrier Functions: An Adaptive Learning-Based Approach
摘要: 安全问题一直是基于学习的方法在现实世界应用部署中的关键问题。为了解决这个问题,控制屏障函数(CBF)及其变体在安全性至关重要的控制中引起了广泛关注。然而,由于CBF具有短视的一步特性,并且缺乏设计类-$\mathcal{K}$函数的原则性方法,当前CBF仍然存在一些根本性的局限性:最优性、稳定性以及可行性。本文提出了一种新颖且统一的方法,即自适应多步控制屏障函数(AM-CBF),通过神经网络参数化类-$\mathcal{K}$函数,并与强化学习策略一起训练,以解决这些局限性。此外,为了缓解CBF的短视特性,我们提出了一种新颖的\textit{多步训练和单步执行}范式,使CBF具有远见性,同时执行时仍只需求解单步凸二次规划。我们的方法在各种场景下的第一和第二阶系统中进行了评估,实验结果显示我们的方法在定性和定量上都优于传统的CBF。
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