The modeling and simulation of dynamical systems is a necessary step for many control approaches. Using classical, parameter-based techniques for modeling of modern systems, e.g., soft robotics or human-robot interaction, is often challenging or even infeasible due to the complexity of the system dynamics. In contrast, data-driven approaches need only a minimum of prior knowledge and scale with the complexity of the system. In particular, Gaussian process dynamical models (GPDMs) provide very promising results for the modeling of complex dynamics. However, the control properties of these GP models are just sparsely researched, which leads to a "blackbox" treatment in modeling and control scenarios. In addition, the sampling of GPDMs for prediction purpose respecting their non-parametric nature results in non-Markovian dynamics making the theoretical analysis challenging. In this article, we present approximated GPDMs which are Markov and analyze their control theoretical properties. Among others, the approximated error is analyzed and conditions for boundedness of the trajectories are provided. The outcomes are illustrated with numerical examples that show the power of the approximated models while the the computational time is significantly reduced.


翻译:建模和模拟动态系统是许多控制方法的必要步骤。 使用经典的、基于参数的技术模拟现代系统,例如软机器人或人-机器人互动,由于系统动态的复杂性,往往具有挑战性甚至不可行。 相比之下,数据驱动方法只需要最低限度的先前知识和规模,而系统的复杂性则具有挑战性。 特别是,高萨进程动态模型(GPDMs)为复杂动态模型提供了非常有希望的结果。 然而,这些GP模型的控制特性只是研究很少,导致在建模和控制情景中进行“黑盒”处理。 此外,为预测目的的GPDMS取样,以尊重其非参数性质,在非Markovian动态中得出理论分析具有挑战性的结果。 在文章中,我们介绍了近似的GPDMs,它们是Markov, 分析其控制理论属性。 除其他外,对近似错误进行了分析,并提供了轨迹的界限条件。 其结果用数字示例展示了模型的精确度,同时计算也大大缩短了时间。

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
专知会员服务
52+阅读 · 2020年9月7日
Fariz Darari简明《博弈论Game Theory》介绍,35页ppt
专知会员服务
106+阅读 · 2020年5月15日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
168+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
90+阅读 · 2019年10月10日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Adversarial Variational Bayes: Unifying VAE and GAN 代码
CreateAMind
7+阅读 · 2017年10月4日
【推荐】免费书(草稿):数据科学的数学基础
机器学习研究会
19+阅读 · 2017年10月1日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Arxiv
0+阅读 · 2022年2月2日
VIP会员
相关资讯
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
19+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Adversarial Variational Bayes: Unifying VAE and GAN 代码
CreateAMind
7+阅读 · 2017年10月4日
【推荐】免费书(草稿):数据科学的数学基础
机器学习研究会
19+阅读 · 2017年10月1日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
强化学习 cartpole_a3c
CreateAMind
9+阅读 · 2017年7月21日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员