A fundamental concept in control theory is that of controllability, where any system state can be reached through an appropriate choice of control inputs. Indeed, a large body of classical and modern approaches are designed for controllable linear dynamical systems. However, in practice, we often encounter systems in which a large set of state variables evolve exogenously and independently of the control inputs; such systems are only \emph{partially controllable}. The focus of this work is on a large class of partially controllable linear dynamical systems, specified by an underlying sparsity pattern. Our main results establish structural conditions and finite-sample guarantees for learning to control such systems. In particular, our structural results characterize those state variables which are irrelevant for optimal control, an analysis which departs from classical control techniques. Our algorithmic results adapt techniques from high-dimensional statistics -- specifically soft-thresholding and semiparametric least-squares -- to exploit the underlying sparsity pattern in order to obtain finite-sample guarantees that significantly improve over those based on certainty-equivalence. We also corroborate these theoretical improvements over certainty-equivalent control through a simulation study.


翻译:控制理论中的一个基本概念是控制性, 任何系统状态都可以通过适当的控制投入选择来实现。 事实上, 大量的古典和现代方法是为可控制的线性动态系统设计的。 然而,在实践中,我们经常遇到大量状态变量在外向和独立于控制投入的情况下演进的系统; 这些系统仅是 \ emph{ 部分控制 } 。 这项工作的焦点是一大批可部分控制线性动态系统, 由一种潜在的扰动模式加以规定。 我们的主要结果为学习控制这些系统规定了结构条件和有限的抽样保障。 特别是, 我们的结构结果说明了那些与最佳控制无关的状态变量, 一种与传统控制技术不同的分析。 我们的算法结果调整了从高维统计中得出的技术, 特别是软持有和半对称最小质量的技术, 以便利用基础的紧张性模式, 以获得基于确定性对等度的保证大大改进。 我们还通过模拟研究, 证实了这些关于确定性控制的理论上的改进。

0
下载
关闭预览

相关内容

【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
124+阅读 · 2020年11月20日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
77+阅读 · 2020年7月26日
Fariz Darari简明《博弈论Game Theory》介绍,35页ppt
专知会员服务
107+阅读 · 2020年5月15日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
145+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
171+阅读 · 2019年10月11日
已删除
将门创投
4+阅读 · 2019年10月11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
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
【推荐】免费书(草稿):数据科学的数学基础
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年10月1日
Arxiv
6+阅读 · 2018年3月28日
VIP会员
相关资讯
已删除
将门创投
4+阅读 · 2019年10月11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
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1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
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
【推荐】免费书(草稿):数据科学的数学基础
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年10月1日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员