Even for known nonlinear dynamical systems, feedback controller synthesis is a difficult problem that often requires leveraging the particular structure of the dynamics to induce a stable closed-loop system. For general nonlinear models, including those fit to data, there may not be enough known structure to reliably synthesize a stabilizing feedback controller. In this paper, we propose a novel nonlinear tracking controller formulation based on a state-dependent Riccati equation for general nonlinear control-affine systems. Our formulation depends on a nonlinear factorization of the system of vector fields defining the control-affine dynamics, which we show always exists under mild smoothness assumptions. We discuss how this factorization can be learned from a finite set of data. On a variety of simulated nonlinear dynamical systems, we demonstrate the efficacy of learned versions of our controller in stable trajectory tracking. Alongside our method, we evaluate recent ideas in jointly learning a controller and stabilizability certificate for known dynamical systems; we show empirically that such methods can be data-inefficient in comparison.


翻译:即使对于已知的非线性动态系统,反馈控制器合成也是一个困难的问题,往往需要利用动态的特定结构来诱发稳定的闭环系统。对于一般的非线性模型,包括适合数据的模型,可能没有足够的已知结构来可靠地合成稳定的反馈控制器。在本文中,我们提议以国家依赖的Riccati方程式为基础,为一般的非线性控制系统提出一个新的非线性跟踪控制器配方。我们的配方取决于矢量字段系统的非线性因子化来定义控制-情感动态,我们总是在温和的假设下显示这种动态存在。我们讨论如何从有限的数据集中学习这种因子化。在各种模拟的非线性动态系统中,我们展示了我们掌握的控制器在稳定的轨迹跟踪中所学过版本的功效。我们用我们的方法评价了在共同学习已知动态系统的控制器和可稳定性证书方面的最新想法;我们从经验上表明,这种方法在比较时可以达到数据效率。

0
下载
关闭预览

相关内容

【干货书】真实机器学习,264页pdf,Real-World Machine Learning
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
170+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
91+阅读 · 2019年10月10日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
31+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Arxiv
10+阅读 · 2021年11月3日
Arxiv
13+阅读 · 2019年11月14日
Arxiv
17+阅读 · 2019年3月28日
Arxiv
19+阅读 · 2018年10月25日
VIP会员
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
31+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员