We propose a novel and efficient lifting approach for the direct optimal control of rigid-body systems with contacts to improve the convergence properties of Newton-type methods. To relax the high nonlinearity, we consider all variables, including the state, acceleration, contact forces, and control input torques, as optimization variables and the inverse dynamics and acceleration-level contact constraints as equality constraints. We eliminate the update of the acceleration, contact forces, and their dual variables from the linear equation to be solved in each Newton-type iteration in an efficient manner. As a result, the computational cost per Newton-type iteration is almost identical to that of the conventional non-lifted Newton-type iteration that embeds contact dynamics in the state equation. We conducted numerical experiments on the whole-body optimal control of various quadrupedal gaits subject to the friction cone constraints considered in interior-point methods and demonstrated that the proposed method can significantly increase the convergence speed to more than twice that of the conventional non-lifted approach.


翻译:我们提出了一种新型高效的提升方法,以直接优化控制僵硬体系统,与接触方能改善牛顿型方法的趋同性。为了放松高非线性,我们认为所有变量,包括状态、加速度、接触力和控制输入矩形,作为优化变量和反向动态以及加速级接触限制的平等制约因素。我们取消了对加速度、接触力及其在线性方程中的双重变量的更新,这些变量将以高效的方式在牛顿型的每个迭接中解决。结果,每个牛顿型迭代的计算成本几乎与将接触动力嵌入州方形的常规非提升式牛顿型迭代的计算成本相同。我们进行了关于根据内点方法中考虑的摩擦锥制约对各种四重的全体最佳控制进行数实验,并表明拟议方法可以大大提高趋同速度,使其超过常规非升动方法的两倍。

0
下载
关闭预览

相关内容

【新书】基于物理的深度学习,220页pdf
专知会员服务
157+阅读 · 2021年9月15日
专知会员服务
50+阅读 · 2021年7月10日
【干货书】机器学习速查手册,135页pdf
专知会员服务
125+阅读 · 2020年11月20日
近期必读的五篇KDD 2020【推荐系统 (RS) 】相关论文
专知会员服务
64+阅读 · 2020年8月11日
Fariz Darari简明《博弈论Game Theory》介绍,35页ppt
专知会员服务
110+阅读 · 2020年5月15日
最新BERT相关论文清单,BERT-related Papers
专知会员服务
52+阅读 · 2019年9月29日
《自然》(20190829出版)一周论文导读
科学网
6+阅读 · 2019年8月30日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
计算机 | 中低难度国际会议信息6条
Call4Papers
7+阅读 · 2019年5月16日
计算机 | ISMAR 2019等国际会议信息8条
Call4Papers
3+阅读 · 2019年3月5日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
计算机类 | 国际会议信息7条
Call4Papers
3+阅读 · 2017年11月17日
【计算机类】期刊专刊/国际会议截稿信息6条
Call4Papers
3+阅读 · 2017年10月13日
Arxiv
0+阅读 · 2021年10月4日
VIP会员
相关资讯
《自然》(20190829出版)一周论文导读
科学网
6+阅读 · 2019年8月30日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
计算机 | 中低难度国际会议信息6条
Call4Papers
7+阅读 · 2019年5月16日
计算机 | ISMAR 2019等国际会议信息8条
Call4Papers
3+阅读 · 2019年3月5日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
vae 相关论文 表示学习 1
CreateAMind
12+阅读 · 2018年9月6日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
计算机类 | 国际会议信息7条
Call4Papers
3+阅读 · 2017年11月17日
【计算机类】期刊专刊/国际会议截稿信息6条
Call4Papers
3+阅读 · 2017年10月13日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员