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Robust Deterministic Policy Gradient for Disturbance Attenuation and Its Application to Quadrotor Control

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  • Haebom
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저자

Taeho Lee, Donghwan Lee

개요

본 논문은 시스템 모델의 불확실성과 외부 교란으로 인해 최적 제어 정책을 식별하는 데 어려움을 겪는 실제 제어 시스템 문제를 해결하기 위해 강화 학습 알고리즘인 Robust Deterministic Policy Gradient (RDPG)를 제안합니다. RDPG는 H∞ 제어 문제를 2인 제로섬 동적 게임으로 공식화하여, 한 플레이어(사용자)는 비용을 최소화하고 다른 플레이어(적대자)는 비용을 최대화하는 구조를 갖습니다. 본 논문에서는 결정적 정책 경사(DPG)와 심층 강화 학습 기법을 사용하여 효과적인 교란 감쇠를 갖는 강인한 제어 정책을 학습합니다. 실제 구현을 위해 심층 신경망 아키텍처를 사용하고 Twin-Delayed Deep Deterministic Policy Gradient (TD3)의 기법을 통합한 Robust Deep Deterministic Policy Gradient (RDDPG) 알고리즘을 제시합니다. 교란이 많은 환경에서 미리 정의된 경로를 따라가는 무인 항공기(UAV)에 알고리즘을 적용하여 성능을 평가하였으며, 실험 결과 제안된 방법이 다른 제어 방식보다 뛰어난 강인성을 보이며, 심한 교란 상황에서도 이동 목표물을 정확하게 실시간 추적할 수 있음을 보여줍니다.

시사점, 한계점

시사점:
H∞ 제어 문제를 강화학습 기반으로 효율적으로 해결하는 새로운 방법 제시
RDDPG 알고리즘을 통해 실제 시스템에 적용 가능성을 높임
UAV 실험을 통해 알고리즘의 효과와 강인성을 검증
심한 교란 환경에서도 정확한 실시간 추적 성능을 달성
한계점:
제안된 알고리즘의 일반화 성능에 대한 추가적인 연구 필요
다양한 유형의 시스템 및 교란에 대한 추가적인 실험 필요
계산 비용 및 학습 시간에 대한 분석 필요
UAV 이외의 다른 실제 시스템에 대한 적용성 검증 필요
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