論文の概要: Structured Deep Neural Networks-Based Backstepping Trajectory Tracking Control for Lagrangian Systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.00381v1
• Date: Fri, 1 Mar 2024 09:09:37 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-05 17:45:38.219715
• Title: Structured Deep Neural Networks-Based Backstepping Trajectory Tracking Control for Lagrangian Systems
• Title（参考訳）: 構造化深層ニューラルネットワークによるラグランジアン系のバックステッピング軌道追跡制御
• Authors: Jiajun Qian, Liang Xu, Xiaoqiang Ren, Xiaofan Wang
• Abstract要約: 提案したコントローラは、任意の互換性のあるニューラルネットワークパラメータに対してクローズループ安定性を確保することができる。 モデル近似誤差や外乱の存在下では、閉ループ安定性と追従制御性能が保証されることが示されている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.505600836291837
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Deep neural networks (DNN) are increasingly being used to learn controllers due to their excellent approximation capabilities. However, their black-box nature poses significant challenges to closed-loop stability guarantees and performance analysis. In this paper, we introduce a structured DNN-based controller for the trajectory tracking control of Lagrangian systems using backing techniques. By properly designing neural network structures, the proposed controller can ensure closed-loop stability for any compatible neural network parameters. In addition, improved control performance can be achieved by further optimizing neural network parameters. Besides, we provide explicit upper bounds on tracking errors in terms of controller parameters, which allows us to achieve the desired tracking performance by properly selecting the controller parameters. Furthermore, when system models are unknown, we propose an improved Lagrangian neural network (LNN) structure to learn the system dynamics and design the controller. We show that in the presence of model approximation errors and external disturbances, the closed-loop stability and tracking control performance can still be guaranteed. The effectiveness of the proposed approach is demonstrated through simulations.
• Abstract（参考訳）: 深いニューラルネットワーク(DNN)は、優れた近似能力のため、コントローラの学習にますます利用されている。 しかしながら、ブラックボックスの性質は閉ループ安定性保証と性能解析に重大な課題をもたらす。 本稿では,ラグランジアン系の軌道追従制御のためのバッキング技術を用いた構造化dnnベースの制御器を提案する。 ニューラルネットワーク構造を適切に設計することにより、ニューラルネットワークパラメータのクローズループ安定性を確保することができる。 さらに、ニューラルネットワークパラメータをさらに最適化することで、制御性能を向上させることができる。 また、制御パラメータの観点でトラッキングエラーの明示的な上限を提供することにより、制御パラメータを適切に選択することで、所望のトラッキング性能を達成することができる。 さらに,システムモデルが未知の場合,システムダイナミクスを学習し,コントローラの設計を行うために,改良されたラグランジアンニューラルネットワーク(LNN)構造を提案する。 モデル近似誤差や外乱の存在下では、閉ループ安定性と追従制御性能が保証されることが示されている。 提案手法の有効性をシミュレーションにより実証した。

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