Safe reinforcement learning-based control using deep deterministic policy gradient algorithm and slime mould algorithm with experimental tower crane system validation
Notice bibliographique
Résumé
• Safe Reinforcement Learning (RL) as Deep Deterministic Policy Gradient is used. • Deep Deterministic Policy Gradient (DDPG) is combined with metaheuristic SMA. • The approach mitigates the drawbacks of DDPG-based safe RL optimal control. • SMA initializes the parameters of the neural network-based controller. • State safety constraints are incorporated into the search process of SMA. This paper presents a novel optimal control approach resulting from the combination between the safe Reinforcement Learning (RL) framework represented by a Deep Deterministic Policy Gradient (DDPG) algorithm and a Slime Mould Algorithm (SMA) as a representative nature-inspired optimization algorithm. The main drawbacks of the traditional DDPG-based safe RL optimal control approach are the possible instability of the control system caused by randomly generated initial values of the controller parameters and the lack of state safety guarantees in the first iterations of the learning process due to (i) and (ii): (i) the safety constraints are considered only in the DDPG-based training process of the controller, which is usually implemented as a neural network (NN); (ii) the initial values of the weights and the biases of the NN-based controller are initialized with randomly generated values. The proposed approach mitigates these drawbacks by initializing the parameters of the NN-based controller using SMA. The fitness function of the SMA-based initialization process is designed to incorporate state safety constraints into the search process, resulting in an initial NN-based controller with embedded state safety constraints. The proposed approach is compared to the classical one using real-time experimental results and performance indices popular for optimal reference tracking control problems and based on a state safety score.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».