Fast adaptive control is a critical component for reliable robot autonomy in rapidly changing operational conditions. While a robot dynamics model may be obtained from first principles or learned from data, updating its parameters is often too slow for online adaptation to environment changes. This motivates the use of machine learning techniques to learn disturbance descriptors from trajectory data offline as well as the design of adaptive control to estimate and compensate the disturbances online. This paper develops adaptive geometric control for rigid-body systems, such as ground, aerial, and underwater vehicles, that satisfy Hamilton's equations of motion over the SE(3) manifold. Our design consists of an offline system identification stage, followed by an online adaptive control stage. In the first stage, we learn a Hamiltonian model of the system dynamics using a neural ordinary differential equation (ODE) network trained from state-control trajectory data with different disturbance realizations. The disturbances are modeled as a linear combination of nonlinear descriptors. In the second stage, we design a trajectory tracking controller with disturbance compensation from an energy-based perspective. An adaptive control law is employed to adjust the disturbance model online proportional to the geometric tracking errors on the SE(3) manifold. We verify our adaptive geometric controller for trajectory tracking on a fully-actuated pendulum and an under-actuated quadrotor.


翻译:快速适应控制是快速变化操作条件下可靠机器人自主的关键组成部分。 虽然机器人动态模型可以从最初的原则中获取,或从数据中学习,但更新参数往往过于缓慢,无法在线适应环境变化。 这促使使用机器学习技术,从轨迹数据离线中学习扰动描述器,以及设计适应性控制,以在线估计和补偿扰动。 本文为地面、 空中和水下车辆等硬体系统开发了适应性几何控制器,以满足汉密尔顿对SE(3)多重运动的等式。 我们的设计包括离线系统识别阶段,随后是在线适应控制阶段。 在第一阶段,我们学习了汉密尔顿系统动态模型,使用经国家控制轨轨迹数据培训的神经普通差异方程式(ODE)网络。 扰动模拟是非线性描述器的线性组合。 在第二阶段,我们设计了轨迹跟踪控制器,从能源角度出发进行扰动补偿。 适应性控制法用于调整扰动模型,与SE(3)号双轨跟踪误差。 我们核查了在轨轨中进行完全的调整。

1
下载
关闭预览

相关内容

【图与几何深度学习】Graph and geometric deep learning,49页ppt
【DeepMind】强化学习教程,83页ppt
专知会员服务
147+阅读 · 2020年8月7日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
161+阅读 · 2020年3月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
57+阅读 · 2019年10月17日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
167+阅读 · 2019年10月11日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
人工智能 | SCI期刊专刊/国际会议信息7条
Call4Papers
7+阅读 · 2019年3月12日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
25+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
carla 学习笔记
CreateAMind
9+阅读 · 2018年2月7日
Deep Reinforcement Learning 深度增强学习资源
数据挖掘入门与实战
7+阅读 · 2017年11月4日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Arxiv
0+阅读 · 2021年11月11日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
人工智能 | SCI期刊专刊/国际会议信息7条
Call4Papers
7+阅读 · 2019年3月12日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
25+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
carla 学习笔记
CreateAMind
9+阅读 · 2018年2月7日
Deep Reinforcement Learning 深度增强学习资源
数据挖掘入门与实战
7+阅读 · 2017年11月4日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员