计算机科学 > 机器人技术
[提交于 2025年7月17日
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标题: ZipMPC:通过模仿学习的压缩上下文相关MPC成本
标题: ZipMPC: Compressed Context-Dependent MPC Cost via Imitation Learning
摘要: 模型预测控制(MPC)的计算负担限制了其在实时系统(如机器人)中的应用,并且通常需要使用较短的预测范围。 这不仅影响控制性能,还增加了设计能够反映期望长期目标的MPC成本函数的难度。 本文提出了ZipMPC,一种通过为较短预测范围的MPC学习一个压缩且与上下文相关的成本函数来模仿长预测范围MPC行为的方法。 与替代方法(如近似显式MPC和自动成本参数调优)相比,ZipMPC在以下方面表现出更好的性能:i) 优化长期目标;ii) 保持与较短预测范围MPC相当的计算成本;iii) 确保约束满足;iv) 将控制行为推广到训练期间未观察到的环境。 为此,ZipMPC利用了带有神经网络的可微分MPC概念,以通过MPC优化传播模仿损失的梯度。 我们在自主竞速的仿真和真实世界实验中验证了所提出的方法。 ZipMPC始终比选定的基线更快完成圈数,达到接近长预测范围MPC基线的圈速。 在较短预测范围MPC基线无法完成一圈的挑战性场景中,ZipMPC能够完成。 特别是,这些性能提升也出现在训练期间未见过的赛道上。
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