Algorithms for adaptive near-optimal control

自适应近最优控制算法

基本信息

  • 批准号:
    391349-2010
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.89万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
  • 财政年份:
    2010
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2010-01-01 至 2011-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In almost every field of science or engineering there are processes we would like to control in an optimal way, e.g. maximizing speed or accuracy or fuel efficiency. But optimal control is computationally so demanding that it is out of reach except for simple tasks. The next best thing may be near-optimal control, where we compute a sequence of better and better controllers, moving ever closer to the optimal one. There are many algorithms for this purpose, but the most efficient and versatile is probably the method of generalized Hamilton-Jacobi-Bellman (GHJB) equations. Here I show that this method is in an important sense indirect, and can be improved by using a more direct form of supervised learning. The GHJB method is based on the fact that if we have a feedback controller, and we learn to compute the gradient grad-J of its cost-to-go function, then we can use that gradient to define a better controller. We can then use the new controller's grad-J to define a still-better controller, and so on. But GHJB works indirectly in the sense that it doesn't learn the best approximation to grad-J but instead learns a related function and from that infers a suboptimal estimate of grad-J. I show how it is possible to learn the gradient directly; e.g. we need signals that report grad-J(x) for different states x of the controlled process, and I show how to obtain them using a formula similar to the Euler-Lagrange equation. I compare this direct algorithm with GHJB on test problems from recent control papers, and I show that the direct method yields controllers that are more nearly optimal and simpler, requiring (on one complex task) 10 times fewer function evaluations and adjustable parameters. But much more testing is needed, and there is a great deal of work to be done improving and extending this approach.
在几乎每一个科学或工程领域,都有我们想要以最佳方式控制的过程,例如最大化速度或精度或燃油效率。但最优控制在计算上要求如此之高,除了简单的任务外,它是遥不可及的。第二个最好的事情可能是接近最优的控制,我们计算出一系列越来越好的控制器,越来越接近最优的控制器。为此,有许多算法,但最有效和最通用的可能是广义哈密顿-雅可比-贝尔曼(GHJB)方程的方法。在这里,我证明了这种方法在重要意义上是间接的,可以通过使用更直接的监督学习形式来改进。GHJB方法是基于这样一个事实:如果我们有一个反馈控制器,并且我们学习计算其成本函数的梯度Grad-J,那么我们可以使用该梯度来定义更好的控制器。然后,我们可以使用新控制器的GRAD-J来定义更好的控制器,依此类推。但GHJB的工作原理是间接的,它不学习Grad-J的最佳近似,而是学习相关函数,并由此推断Grad-J的次优估计。我展示了如何直接学习梯度;例如,我们需要报告受控过程不同状态x的Grad-J(X)的信号,并且我展示了如何使用类似于Euler-Lagrange方程的公式来获得它们。我在最近的控制论文中的测试问题上将这种直接算法与GHJB进行了比较,我表明直接方法产生的控制器更接近最优和更简单,(在一个复杂的任务中)需要的函数求值和可调参数减少了10倍。但还需要更多的测试,还有大量的工作要做,以改进和扩展这种方法。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Tweed, Douglas其他文献

Tweed, Douglas的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Tweed, Douglas', 18)}}的其他基金

Algorithms for adaptive near-optimal control
自适应近最优控制算法
  • 批准号:
    391349-2010
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 1.89万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Algorithms for adaptive near-optimal control
自适应近最优控制算法
  • 批准号:
    391349-2010
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 1.89万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Algorithms for adaptive near-optimal control
自适应近最优控制算法
  • 批准号:
    391349-2010
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 1.89万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual

相似国自然基金

下一代无线通信系统自适应调制技术及跨层设计研究
  • 批准号:
    60802033
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    16.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
由蝙蝠耳轮和鼻叶推导新型仿生自适应波束模型的研究
  • 批准号:
    10774092
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    39.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

A Pioneering, Near-Zero-Carbon and All-Climate-Adaptive Air Conditioning System Using Atmospheric Latent Heat and Natural Light Energy
利用大气潜热和自然光能的开创性、近零碳和全气候适应性空调系统
  • 批准号:
    EP/X029050/1
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 1.89万
  • 项目类别:
    Research Grant
A Pioneering, Near-Zero-Carbon and All-Climate-Adaptive Air Conditioning System Using Atmospheric Latent Heat and Natural Light Energy
利用大气潜热和自然光能的开创性、近零碳和全气候适应性空调系统
  • 批准号:
    EP/X028984/1
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 1.89万
  • 项目类别:
    Research Grant
Neuroimaging Core
神经影像核心
  • 批准号:
    10418520
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 1.89万
  • 项目类别:
Tracking neurocognitive changes during evidence-based reading instruction in typically and atypically developing children
跟踪典型和非典型发育儿童的循证阅读教学期间的神经认知变化
  • 批准号:
    10698010
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 1.89万
  • 项目类别:
Tracking neurocognitive changes during evidence-based reading instruction in typically and atypically developing children
跟踪典型和非典型发育儿童的循证阅读教学期间的神经认知变化
  • 批准号:
    10402459
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 1.89万
  • 项目类别:
Neuroimaging Core
神经影像核心
  • 批准号:
    10666517
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 1.89万
  • 项目类别:
Executive dysfunction as a treatment target for DS clinical trials: An evaluation of its real-world and neural correlates.
执行功能障碍作为 DS 临床试验的治疗目标:对其现实世界和神经相关性的评估。
  • 批准号:
    10295990
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 1.89万
  • 项目类别:
Investigating the Neural Bases of Language Processing during a Live Social Interaction: A fNIRS Study of Preschoolers With and Without Autism Spectrum Disorder
调查实时社交互动过程中语言处理的神经基础:对患有和不患有自闭症谱系障碍的学龄前儿童进行的 fNIRS 研究
  • 批准号:
    10615220
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 1.89万
  • 项目类别:
Investigating the Neural Bases of Language Processing during a Live Social Interaction: A fNIRS Study of Preschoolers With and Without Autism Spectrum Disorder
调查实时社交互动过程中语言处理的神经基础:对患有和不患有自闭症谱系障碍的学龄前儿童进行的 fNIRS 研究
  • 批准号:
    10425274
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 1.89万
  • 项目类别:
Visual acuity and functional measurements in the aging eye
老化眼睛的视力和功能测量
  • 批准号:
    10478474
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 1.89万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了