Although optimal control problems of dynamical systems can be formulated within the framework of variational calculus, their solution for complex systems is often analytically and computationally intractable. In this Letter we present a versatile neural ordinary-differential-equation control (NODEC) framework with implicit energy regularization and use it to obtain neural-network-generated control signals that can steer dynamical systems towards a desired target state within a predefined amount of time. We demonstrate the ability of NODEC to learn control signals that closely resemble those found by corresponding optimal control frameworks in terms of control energy and deviation from the desired target state. Our results suggest that NODEC is capable to solve a wide range of control and optimization problems, including those that are analytically intractable.


翻译:虽然动态系统的最佳控制问题可以在变式微积分的框架内制定,但它们对复杂系统的解决方案往往是分析性的,在计算上也是难以解决的。在本信中,我们提出了一个多功能性神经普通差异等同控制(NODEC)框架,其中含有隐含的能源规范化,并用于获取神经网络产生的控制信号,这些信号可以引导动态系统在预先确定的时间内朝着一个理想的目标状态前进。我们证明NODEC有能力学习与相应的最佳控制框架所发现的在控制能源和偏离预期目标状态方面十分相似的控制信号。我们的结果表明,NODEC能够解决广泛的控制和优化问题,包括难以分析的问题。

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