論文の概要: Model-Free versus Model-Based Reinforcement Learning for Fixed-Wing UAV Attitude Control Under Varying Wind Conditions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.17896v1
• Date: Thu, 26 Sep 2024 14:47:14 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-09-28 17:47:25.921890
• Title: Model-Free versus Model-Based Reinforcement Learning for Fixed-Wing UAV Attitude Control Under Varying Wind Conditions
• Title（参考訳）: 固定翼UAVにおけるモデルフリー対モデルベース強化学習 風環境下における姿勢制御
• Abstract要約: 本稿では、PIDを基準点として、固定翼無人航空機の姿勢制御のためのモデルフリーおよびモデルベース強化学習の性能を評価し、比較する。 その結果, 時間差モデル予測制御は, PIDコントローラと他のモデルレス強化学習法の両方で, 精度と頑健さの点で優れていた。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.474723404975345
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: This paper evaluates and compares the performance of model-free and model-based reinforcement learning for the attitude control of fixed-wing unmanned aerial vehicles using PID as a reference point. The comparison focuses on their ability to handle varying flight dynamics and wind disturbances in a simulated environment. Our results show that the Temporal Difference Model Predictive Control agent outperforms both the PID controller and other model-free reinforcement learning methods in terms of tracking accuracy and robustness over different reference difficulties, particularly in nonlinear flight regimes. Furthermore, we introduce actuation fluctuation as a key metric to assess energy efficiency and actuator wear, and we test two different approaches from the literature: action variation penalty and conditioning for action policy smoothness. We also evaluate all control methods when subject to stochastic turbulence and gusts separately, so as to measure their effects on tracking performance, observe their limitations and outline their implications on the Markov decision process formalism.
• Abstract（参考訳）: 本稿では、PIDを基準点として、固定翼無人航空機の姿勢制御のためのモデルフリーおよびモデルベース強化学習の性能を評価し、比較する。 この比較は、シミュレートされた環境で様々な飛行力学と風の乱れを扱う能力に焦点を当てている。 本研究の結果から,PIDコントローラと他のモデルフリー強化学習手法の両方において,特に非線形飛行系において,異なる参照困難に対する精度と頑健さの追跡において,時間差モデル予測制御が優れていたことが示唆された。 さらに、エネルギー効率とアクチュエータ摩耗を評価するための重要な指標としてアクティベーション変動を導入し、アクション変動ペナルティとアクションポリシースムーズネスの条件付けの2つの異なるアプローチを検証した。 また,確率的乱流とガストの影響を別々に評価し,その影響を追及し,その限界を観察し,マルコフ決定過程の定式化にその影響を概説する。

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