A Combined Reinforcement Learning and Model Predictive Control for Car-Following Maneuver of Autonomous Vehicles

适应性 强化学习 模型预测控制 控制器(灌溉) 计算机科学 人工智能 控制理论(社会学) 控制(管理) 机器学习 工程类 控制工程 生态学 农学 生物
作者
Liwen Wang,Shuo Yang,Yuan Kang,Yanjun Huang,Chen Hong
出处
期刊:Chinese journal of mechanical engineering [Elsevier]
卷期号:36 (1) 被引量:8
标识
DOI:10.1186/s10033-023-00904-7
摘要

Abstract Model predictive control is widely used in the design of autonomous driving algorithms. However, its parameters are sensitive to dynamically varying driving conditions, making it difficult to be implemented into practice. As a result, this study presents a self-learning algorithm based on reinforcement learning to tune a model predictive controller. Specifically, the proposed algorithm is used to extract features of dynamic traffic scenes and adjust the weight coefficients of the model predictive controller. In this method, a risk threshold model is proposed to classify the risk level of the scenes based on the scene features, and aid in the design of the reinforcement learning reward function and ultimately improve the adaptability of the model predictive controller to real-world scenarios. The proposed algorithm is compared to a pure model predictive controller in car-following case. According to the results, the proposed method enables autonomous vehicles to adjust the priority of performance indices reasonably in different scenarios according to risk variations, showing a good scenario adaptability with safety guaranteed.

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