A key assumption in the theory of adaptive control for nonlinear systems is that the uncertainty of the system can be expressed in the linear span of a set of known basis functions. While this assumption leads to efficient algorithms, verifying it in practice can be difficult, particularly for complex systems. Here we leverage connections between reproducing kernel Hilbert spaces, random Fourier features, and universal approximation theory to propose a computationally tractable algorithm for both adaptive control and adaptive prediction that does not rely on a linearly parameterized unknown. Specifically, we approximate the unknown dynamics with a finite expansion in $\textit{random}$ basis functions, and provide an explicit guarantee on the number of random features needed to track a desired trajectory with high probability. Remarkably, our explicit bounds only depend $\textit{polynomially}$ on the underlying parameters of the system, allowing our proposed algorithms to efficiently scale to high-dimensional systems. We study a setting where the unknown dynamics splits into a component that can be modeled through available physical knowledge of the system and a component that lives in a reproducing kernel Hilbert space. Our algorithms simultaneously adapt over parameters for physical basis functions and random features to learn both components of the dynamics online.


翻译:非线性系统适应性控制理论中的一个关键假设是,系统的不确定性可以用一组已知基本功能的线性范围表达。 虽然这一假设导致高效算法, 但在实践中核查它可能是困难的, 特别是对于复杂的系统。 在这里, 我们利用复制核心Hilbert空间、随机Fourier特性和通用近似理论之间的连接, 以提出一个不依赖线性参数化未知的适应性控制和适应性预测的可计算性算法。 具体地说, 我们比较了未知动态的未知动态, 以美元基数的有限扩展为模型, 并明确保证追踪所希望的轨迹所需的随机特征数量。 值得注意的是, 我们的清晰界限仅取决于系统基本参数$\ textit{polyomialy}, 使我们提议的算法能够有效地向高维系统推广。 我们研究一个未知动态分裂成一个构件的设置, 其模型可以通过系统的现有物理知识来建模, 和一个存在于再生内尔伯特空间的组件, 提供明确的保证。 我们的算法同时对物理功能和随机的参数进行调整。

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