This paper presents a sample-efficient data-driven method to design model predictive control (MPC) for cable-actuated soft robotics using Bayesian optimization. Instead of modeling the complex dynamics of the soft robots, the proposed approach uses Bayesian optimization to search the best-guessed low-dimensional prediction model and its associated controller to minimize the objective function of closed-loop responses. The prediction model is updated by Bayesian optimization from the closed-loop input-output data in each iteration. A linear MPC is then designed based on the updated prediction model, and evaluated based on the closed-loop responses. Different from directly searching controller parameters, the closed-loop system stability, and inputs/outputs constraints can be easily handled in the MPC design. After a few iterations, a convergent solution of a (sub-)optimal controller can be obtained, which minimizes the user-defined closed-loop performance index. The proposed method is simulated and validated by a high-fidelity simulation of a cable-actuated soft robot. The simulation results demonstrate that the proposed approach can achieve desired tracking controller for the soft robot without a prior-known model.


翻译:本文展示了一种抽样高效的数据驱动方法,用于设计使用贝叶西亚优化的电缆活性软机器人模型预测控制(MPC) 。 提议的方法不是模拟软机器人的复杂动态,而是利用贝叶西亚优化搜索最佳猜测的低维预测模型及其相关控制器,以最大限度地减少闭路反应的客观功能。 预测模型由巴伊西亚优化从每次循环的闭路输入-输出数据中更新。 然后,根据更新的预测模型设计线性 MPC,并根据闭路反应进行评估。 与直接搜索控制器参数、闭路系统稳定性和输入/输出限制不同,可以在MPC的设计中轻松处理。 经过几处迭代后,可以获得一个(次)最佳控制器的趋同式解决方案,从而最大限度地减少用户定义的闭路运行性性能指数。 拟议的方法通过对电缆活性软机器人的高纤维性模拟进行模拟和验证。 模拟结果显示,提议的软机器人的软性控制器方法可以在不理解之前实现所需的软性控制器跟踪。

0
下载
关闭预览

相关内容

【2022新书】高效深度学习,Efficient Deep Learning Book
专知会员服务
115+阅读 · 2022年4月21日
专知会员服务
52+阅读 · 2020年9月7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
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8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
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
【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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年11月21日
Arxiv
0+阅读 · 2022年11月21日
Arxiv
0+阅读 · 2022年11月18日
VIP会员
相关资讯
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium4
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月10日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8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
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
【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
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员