Mar, 2024

基于采样的安全强化学习在非线性动力系统中的应用

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TL;DR我们开发了一种可证明安全和收敛的非线性动态系统控制的强化学习算法，填补了控制理论的强安全性保证和强化学习理论的收敛保证之间的差距。我们的方法通过单阶段的基于采样的方式，在学习过程和实际应用中满足硬约束条件，同时享有经典的收敛保证，我们在仿真环境中验证了我们方法的有效性，包括一个具有挑战性障碍避免问题的四旋翼无人机的安全控制，并证明其胜过现有的基准模型。
发现论文，激发创造
  • 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

  • 基于置信度过滤器的安全强化学习

    在强化学习应用于现实系统时，确保安全是一个关键的挑战。因此，我们通过概率动力学模型提供一种基于控制理论的置信度安全过滤器方法，用于认证通过标准强化学习技术学习的名义策略的状态安全约束条件，将安全验证降低到标准强化学习任务。利用幻想输入的概念，我们将这种方法扩展到确定对未知系统具有高概率安全的 “备份” 策略。最后，在朝向备份策略的滚动过程中，每个时间步骤最小调整名义策略，以保证安全恢复。我们提供了正式的安全保证，并在实验中证明了我们方法的有效性。

    Jul, 2022

  • 学习的非马尔可夫安全性约束下的安全强化学习

    在安全强化学习中，我们设计了一个安全模型来评估部分状态 - 动作轨迹对安全性的贡献，并使用 RL-as-inference 策略推导出了一种有效的优化安全策略的算法，最后，我们提出了一种动态调整奖励最大化与安全合规性权衡系数的方法，实证结果表明这种方法规模可扩展且能满足复杂的非 Markov 安全约束。

    May, 2024

  • 安全强化学习的约束变分策略优化

    该研究通过引入新的期望最大化方法，并从概率推理的角度解决问题，将安全增强学习问题分解为凸优化和监督学习两个阶段，实现了更稳定和更高效的学习表现，并在连续机器人任务的广泛实验中取得了显著的约束满足性能和样本效率提升。

    Jan, 2022

  • 基于已知约束函数的多能源管理系统安全强化学习

    本文提出了两种新的安全强化学习方法，即 SafeFallback 和 GiveSafe，其安全约束公式与 RL 公式分离，可提供硬约束满足保证，且无需解决数学问题，从而降低计算能力要求，并具有更灵活的约束公式表述。方法可应用于超出 RL 的任何策略，同时提供硬约束保证，并在模拟多能源系统案例研究中验证了方法的有效性。

    Jul, 2022

  • 基于障碍函数的端到端安全强化学习在安全关键型连续控制任务中的应用

    本文提出了一种控制器架构，该架构将模型自由的强化学习控制器与利用控制屏障函数和未知系统动态的模型控制器相结合，以确保学习过程中的安全，并利用高斯过程对系统动态进行建模和不确定性分析。

    Mar, 2019

  • 安全强化学习的收敛策略优化

    本研究探讨了安全强化学习问题与非线性函数逼近的关系，将策略优化作为同时考虑目标与限制的非凸问题，通过构建一系列局部替换非凸函数为凸二次函数的约束优化问题，证明了对这些问题求解，其解会收敛于原问题的稳定点；进一步将该算法应用于优化控制和多智能体安全强化学习问题，扩展了理论研究的范围。

    Oct, 2019

  • 连续动作空间中的安全探索

    本文介绍了一种在物理系统（如数据中心冷却单元或机器人）中部署强化学习代理的方法，通过添加一层安全层，能够避免在学习过程中违反约束条件，并且通过在惯性路径上学习线性化模型解决了具有任意行动的问题。

    Jan, 2018

  • 电厂监控的安全强化学习算法

    我们提出了基于近端策略优化的概率约束强化学习算法，通过使用 Lagrangian relaxation 将约束优化问题转换为无约束目标，从而在先进的核电厂设计中实现了最小违规距离和违规率。

    Jan, 2024

  • 一种基于李亚普诺夫函数的安全强化学习方法

    提出了一种基于 Lyapunov 方法的安全强化学习算法，该算法可在保证行为策略安全的前提下，有效地平衡约束满足和性能优化。

    May, 2018