Bridging control and reinforcement learning with partial model knowledge
Notice bibliographique
Résumé
This thesis develops a series of complementary approaches that bridge control theory and reinforcement learning through systematic exploitation of partial model knowledge. Control theory leverages known system structure to deliver precise solutions but struggles with unknown dynamics, whereas reinforcement learning is flexible yet typically suffers from poor sample efficiency. The proposed methods integrate the strengths of both paradigms by combining model-based control where knowledge is available with learning-based adaptation for unknown components. We first consider linear systems and introduce Partial Knowledge Least Squares Policy Iteration (PLSPI), which decomposes system dynamics into known and unknown components (A = A1 + A2, B = B1 + B2). This formulation enables a principled interpolation between optimal control and reinforcement learning, improving sample efficiency while retaining robustness to modeling errors. We then provide a theoretical analysis explaining when and why PLSPI achieves superior convergence compared to standard LSPI. Through spectral analysis of the value function estimator, we show that the estimator norm in PLSPI can be smaller under certain conditions, leading to reduced variance and improved convergence behavior. Experiments across different partial knowledge configurations further illustrate how the design of known model components influences learning performance. We extend the partial knowledge paradigm to nonlinear systems through a hybrid architecture that combines structured control modules with neural network policies. Different from the PLSPI structure, this framework explicitly separates the roles of known and unknown dynamics within the policy, enabling effective nonlinear control with improved sample efficiency compared to black-box deep reinforcement learning. Finally, we develop DiLQR, a framework that makes the iterative Linear Quadratic Regulator (iLQR), a numerical nonlinear controller, fully differentiable via implicit differentiation. The proposed method computes exact gradients while accounting for all parameter dependencies, and introduces a forward algorithm with O(T) complexity, yielding substantial gains in computational efficiency and learning performance. Overall, this thesis presents principled methods for leveraging structural knowledge without sacrificing adaptability, with applications in robotics, autonomous systems, and industrial process control where sample efficiency and reliability are critical.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
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 | 0,003 | 0,007 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,003 |
| Communication savante | 0,002 | 0,003 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,003 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,003 |
| 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 ».