Differential Dynamic Programming (DDP) is an indirect method for trajectory optimization. Its efficiency derives from the exploitation of temporal structure (inherent to optimal control problems) and explicit roll-out/integration of the system dynamics. However, it suffers from numerical instability and, when compared to direct methods, it has limited initialization options (allows initialization of controls, but not of states) and lacks proper handling of control constraints. These limitations are due to the fact that DDP is a single shooting algorithm. In this work, we tackle these issues with a direct-indirect hybridization approach that is primarily driven by the dynamic feasibility of the optimal control problem. Our feasibility search emulates the numerical resolution of a direct transcription problem with only dynamics constraints, namely a multiple shooting formulation. We show that our approach has better numerical convergence than BOX-DDP (a shooting method), and that its convergence rate and runtime performance are competitive with state-of-the-art direct transcription formulations solved using the interior point and active set algorithms available in KNITRO. We further show that our approach decreases the dynamic feasibility error monotonically -- as in state-of-the-art nonlinear programming algorithms. We demonstrate the benefits of our hybrid approach by generating complex and athletic motions for quadruped and humanoid robots.


翻译:不同动态编程(DDP)是优化轨迹的一种间接方法,其效率来自利用时间结构(即最优控制问题的内在能力)和系统动态的明确推出/整合。然而,它受数字不稳定的影响,与直接方法相比,它有有限的初始选项(允许控制初始化,而不是各州的初始化),缺乏适当的控制限制。这些限制是由于DDP是一种单一的射击算法。在这项工作中,我们以直接间接的间接混合方法处理这些问题,主要受最佳控制问题动态可行性的驱动。我们的可行性搜索效仿了直接抄录问题的数字解决方案,只有动态制约,即多重射击配方。我们表明,我们的方法在数字上比BOX-DDP(射击方法)更趋近,其趋近率和运行时间性表现与使用KNITRO的现有内点和积极设置算法解决的状态直接制式拼写法竞争。我们进一步表明,我们的方法减少了动态可行性错误的单调,正如我们为生成的硬质混合式机器人和硬质的硬质模型模型那样,我们用的是模拟的硬质的硬体模型模型模型模型模型模型模型和不图式的模型。

0
下载
关闭预览

相关内容

【经典书】线性代数元素,197页pdf
专知会员服务
55+阅读 · 2021年3月4日
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14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
《常微分方程》笔记,419页pdf
专知会员服务
71+阅读 · 2020年8月2日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
【新书】Python编程基础,669页pdf
专知会员服务
194+阅读 · 2019年10月10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
26+阅读 · 2019年5月22日
已删除
将门创投
5+阅读 · 2019年4月15日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Arxiv
0+阅读 · 2021年3月15日
Arxiv
7+阅读 · 2020年6月29日
VIP会员
相关VIP内容
【经典书】线性代数元素,197页pdf
专知会员服务
55+阅读 · 2021年3月4日
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14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
《常微分方程》笔记,419页pdf
专知会员服务
71+阅读 · 2020年8月2日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
【新书】Python编程基础,669页pdf
专知会员服务
194+阅读 · 2019年10月10日
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
26+阅读 · 2019年5月22日
已删除
将门创投
5+阅读 · 2019年4月15日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
Disentangled的假设的探讨
CreateAMind
9+阅读 · 2018年12月10日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员