May, 2017

面向不确定机器人系统的基于学习的控制一般安全框架

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TL;DR这篇研究论文就如何在机器人系统的学习过程中保证安全性提出了一种新的框架，综合运用了学习控制方法、Hamilton-Jacobi 可达性方法和贝叶斯机制，通过概率和最坏情况分析提供了理论安全保障，并在四旋翼飞行器上实验室验证了其有效性。
learning-based control schemeshamilton-jacobi reachability methodssafety frameworkbayesian mechanismprobabilistic analysis
发现论文，激发创造
  • 学习感知交互式自主安全性

    为了确保机器人等自主车辆的广泛部署，本文提出了一种新的闭环范式用于综合安全控制策略，明确考虑系统在可能的未来情景下的演变不确定性，通过物理动力学和机器人的学习算法共同推理，利用对抗深度强化学习进行放大，展示了该框架能够处理贝叶斯信念传播和大规模预训练神经轨迹预测模型引起的隐式学习。

    Sep, 2023

  • 基于数据的安全证书的可伸缩合成及其在基于学习的控制中的应用

    本文提出了有效的技术来综合安全集合和控制律，通过基于凸优化问题的近似来提供改进的可伸缩性质，其中一种方法仅需要近似的线性系统模型和 Lipschitz 连续的未知非线性动力学，展示了数字示例，包括一个自主车队。

    Nov, 2017

  • 具有稳定性保证的安全基于模型的强化学习

    该论文提出了一种考虑安全性的学习算法，利用 Lyapunov 稳定性检验的控制理论结果和动力学统计模型，得到具备可证明稳定性证书的高性能控制策略，并通过高斯过程先验进一步保证数据安全性和提高控制性能。在反演摆模拟实验中表现出安全性高、控制性能良好的特点。

    May, 2017

  • 基于贝叶斯学习的适应性安全关键系统控制

    提出了一种满足安全性和实时性约束，利用贝叶斯模型学习和随机 CLFs、CBFs 控制框架的深度神经网络模型不确定性学习的方法，并在高速行进的火星车任务中进行了演示。

    Oct, 2019

  • 机器人中的安全学习：从基于学习的控制到安全强化学习

    本文综述了机器学习在实现安全决策方面的最新进展，并重点介绍了控制理论和强化学习研究中使用的语言和框架。文章讨论了学习控制方法、强化学习方法和可正式证明学习控制策略安全性的方法，并强调了在近距离与人类操作时安全性至关重要。此外，作者还强调了未来机器人学习研究中需要解决的一些挑战，以及促进控制和强化学习方法公平比较的基于物理的基准测试。

    Aug, 2021

  • 基于学习的模型预测控制用于安全探索

    本文提出了一种基于学习的模型预测控制方案，其可以提供可证明的高概率安全保证，并利用正态分布先验的规则性假设来构建可证明准确的置信区间，保证轨迹满足安全约束，通过终端集约束递归地保证每个迭代中存在安全控制动作。在实验中展现了该算法可以用来安全、高效地探索和学习动态系统。

    Mar, 2018

  • 一个高效的基于可达性的框架，用于在未知环境下证明安全的自主导航

    本研究提出了一种基于 Hamilton-Jacobi 可达性的实时安全分析方法，该方法可以在未知的环境下为自主车辆提供强有力的安全保障。

    May, 2019

  • 针对对抗性干扰的坚固安全强化学习

    该论文提出了一种鲁棒安全强化学习框架，解决了在真实控制任务中应用强化学习时外部干扰的安全性问题，该框架通过建立鲁棒不变集合来保证安全，并采用约束强化学习算法进行策略优化。

    Oct, 2023

  • 初始化未知模型和不可行安全证书下的安全在线动态学习

    通常，学习和控制过程中利用约束安全证书的技术被用于保证安全性，但是过高的模型不确定性可能使得鲁棒安全认证方法变得不可行。本文考虑了基于控制屏障函数（CBF）二阶锥规划的具有鲁棒安全证书的学习环境，在该环境下，如果控制屏障函数证书是可行的，我们的方法将利用它来保证安全性。否则，我们的方法通过探索系统动力学来收集数据，恢复控制屏障函数约束的可行性。我们采用了一种受贝叶斯优化中成熟工具启发的方法。我们证明，如果采样频率足够高，我们可以恢复鲁棒 CBF 证书的可行性，从而保证安全性。我们的方法不需要先验模型，据我们所知，这是第一个在存在偶尔不可行安全证书的情况下无需备份非学习型控制器即可保证安全的算法。

    Nov, 2023

  • 使用强健神经李亚普诺夫障函数的安全非线性控制

    本文提出一种基于模型学习的方法，根据鲁棒凸优化和 Lyapunov 理论定义了鲁棒控制 Lyapunov 阻碍函数，以实现具有安全性和稳定性保证的控制器，并在诸如汽车轨迹跟踪、带障碍物避障的非线性控制、带安全性约束的卫星交会和具有学习地效果模型的飞行控制等问题上展示了其模拟结果，表明我们的方法降低了计算成本，并且得到的控制器的能力与稳健 MPC 技术相匹配或优于其能力。

    Sep, 2021