已入深夜,您辛苦了!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您度过漫漫科研夜!祝你早点完成任务,早点休息,好梦!

Synthesizing Control Barrier Functions With Artificial Potential Fields for Safe Reinforcement Learning

强化学习 控制(管理) 人工智能 计算机科学
作者
Changchun Hua,Hainan Zhang,Jiannan Chen,Xi Luo
出处
期刊:IEEE transactions on systems, man, and cybernetics [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:55 (8): 5116-5125 被引量:2
标识
DOI:10.1109/tsmc.2025.3551291
摘要

In complex and dynamic environments, achieving autonomous decision-making and control of agent remains a challenging task. Traditional reinforcement learning algorithms often struggle to effectively learn optimal policies when faced with high-dimensional state spaces, sparse rewards, and dynamic obstacles. This article proposes an enhanced deep deterministic policy gradient (DDPG) algorithm. First, we employ an artificial potential field method to pretrain the policy network, providing the reinforcement learning model with a safe initialization capability. This approach significantly reduces early-stage exploration risks and accelerates the convergence process. Furthermore, we integrate control barrier functions (CBFs) into the policy optimization to enhance the ability of dynamic obstacle avoidance, ensuring safety in complex environments. Additionally, we adopt staged rewards, potential-based rewards, and auxiliary rewards to overcome the sparse reward problem, providing the agent with richer and more effective learning signals. In the end, to validate the effectiveness of our designed control scheme, robot operating system Gazebo simulations and practical platform experiments have been conducted. To ensure repeatability, our codes are open sourced on the Github: https://github.com/zhn-ya/DRL.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
qwe发布了新的文献求助10
刚刚
空空伊发布了新的文献求助10
刚刚
1秒前
帅气碧萱应助awa606采纳,获得30
2秒前
爆米花应助明理的音响采纳,获得10
3秒前
4秒前
4秒前
4秒前
天真的不尤完成签到,获得积分10
5秒前
zzw发布了新的文献求助30
6秒前
李健应助鲤角兽采纳,获得10
7秒前
7秒前
7秒前
7秒前
Jeje完成签到,获得积分10
8秒前
kennysue完成签到 ,获得积分10
8秒前
Owen应助shi采纳,获得10
8秒前
大方晓蓝发布了新的文献求助30
8秒前
hunaiyuan完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
科目三应助qwe采纳,获得10
10秒前
11秒前
沉静的万天完成签到 ,获得积分10
11秒前
JJFLYING发布了新的文献求助10
14秒前
15秒前
舒适的文博完成签到,获得积分10
16秒前
自信萃完成签到 ,获得积分10
17秒前
研研研究不出完成签到 ,获得积分10
17秒前
科研通AI6.2应助zzw采纳,获得10
18秒前
一叶知秋完成签到 ,获得积分10
20秒前
仔仔完成签到 ,获得积分10
22秒前
23秒前
23秒前
23秒前
24秒前
爆米花应助鲤角兽采纳,获得10
24秒前
乐乐应助library2025采纳,获得10
25秒前
爆米花应助tly采纳,获得10
27秒前
MOMO发布了新的文献求助10
28秒前
XPDrake发布了新的文献求助10
29秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Arthritis and Related Conditions, An Issue of Orthopedic Clinics 1000
Development of a Bridge Weigh-In-Motion System: A technology to convert the bridge response to the passage of traffic into data on vehicle configurations, speeds, times of travel and weights 1000
ズームレンズの光学設計に関する研究 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7288970
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8908611
关于积分的说明 18855111
捐赠科研通 6957433
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3208986
关于科研通互助平台的介绍 2378720
邀请新用户注册赠送积分活动 2184759