Sampling-based model predictive control (MPC) can be applied to versatile robotic systems. However, the real-time control with it is a big challenge due to its unstable updates and poor convergence. This paper tackles this challenge with a novel derivation from reverse Kullback-Leibler divergence, which has a mode-seeking behavior and is likely to find one of the sub-optimal solutions early. With this derivation, a weighted maximum likelihood estimation with positive/negative weights is obtained, solving by mirror descent (MD) algorithm. While the negative weights eliminate unnecessary actions, that requires to develop a practical implementation that avoids the interference with positive/negative updates based on rejection sampling. In addition, although the convergence of MD can be accelerated with Nesterov's acceleration method, it is modified for the proposed MPC with a heuristic of a step size adaptive to the noise estimated in update amounts. In the real-time simulations, the proposed method can solve more tasks statistically than the conventional method and accomplish more complex tasks only with a CPU due to the improved acceleration. In addition, its applicability is also demonstrated in a variable impedance control of a force-driven mobile robot. https://youtu.be/D8bFMzct1XM


翻译:以抽样为基础的模型预测控制(MPC)可以适用于多功能机器人系统。然而,实时控制是一个巨大的挑战,因为其更新不稳,趋同性差差差差差差差差差差差差差差强人库尔贝克-利伯尔差异差差差差差差差差强人马,这是寻求模式的行为,很可能会在早期找到一个亚最佳解决办法。有了这一预测,就可获得一个带有正负重量的加权最大可能性估计,通过镜底(MD)算法解决。虽然负重消除了不必要的行动,这需要发展一种实际的实施,避免干扰基于拒绝抽样的正反向/反向更新。此外,虽然MD可以与Nesterov的加速法加速,但MD的趋同速度却被修改为拟议的MPC,其阶梯度与最新估计的噪音相适应。在实时模拟中,拟议的方法可以比常规方法(MD)解决更多的统计任务,而完成更复杂的任务,但只有CPU才能随着加速的加速度的改进而完成。此外,它的适用性也表现为MD/MFMRM1的可变式控制。

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