Piecewise-affine (PWA) systems are widely used for modeling and control of robotics problems including modeling contact dynamics. A common approach is to encode the control problem of the PWA system as a Mixed-Integer Convex Program (MICP), which can be solved by general-purpose off-the-shelf MICP solvers. To mitigate the scalability challenge of solving these MICP problems, existing work focuses on devising efficient and strong formulations of the problems, while less effort has been spent on exploiting their specific structure to develop specialized solvers. The latter is the theme of our work. We focus on efficiently handling one-hot constraints, which are particularly relevant when encoding PWA dynamics. We have implemented our techniques in a tool, Soy, which organically integrates logical reasoning, arithmetic reasoning, and stochastic local search. For a set of PWA control benchmarks, Soy solves more problems, faster, than two state-of-the-art MICP solvers.


翻译:分段仿射系统被广泛用于建模和控制机器人问题,包括建模接触动力学。一种常见的方法是将PWA系统的控制问题编码为混合整数凸规划问题(MICP),可以通过通用的现成MICP求解器进行求解。为了解决解决这些MICP问题的可扩展性挑战,现有的研究关注于设计高效和强的问题公式,而较少的努力投入到利用其特定结构开发专门的求解器上。后者是我们工作的主题。我们专注于有效处理一次性约束,这在编码PWA动力学时特别相关。我们已经在一种工具中实现了我们的技术,名为Soy。它有机地集成了逻辑推理、算术推理和随机局部搜索。对于一组PWA控制基准测试,Soy比两种最先进的MICP求解器更快更准地解决了更多问题。

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