論文の概要: Gauss-Newton accelerated MPPI Control

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.04579v3
• Date: Wed, 25 Feb 2026 10:13:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-23 08:17:40.124408
• Title: Gauss-Newton accelerated MPPI Control
• Title（参考訳）: ガウスニュートン加速MPPI制御
• Authors: Hannes Homburger, Katrin Baumgärtner, Moritz Diehl, Johannes Reuter,
• Abstract要約: モデル予測パス積分(MPPI)制御はサンプリングに基づく最適化手法であり,近年注目されている。 MPPIには、柔軟性、堅牢性、実装の容易さ、固有の並列化性など、いくつかの重要な利点がある。 本稿では,ジャコビアン再構成法と一般化ガウスニュートン法を併用したMPPI法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9741305928417096
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Model Predictive Path Integral (MPPI) control is a sampling-based optimization method that has recently attracted attention, particularly in the robotics and reinforcement learning communities. MPPI has been widely applied as a GPU-accelerated random search method to deterministic direct single-shooting optimal control problems arising in model predictive control (MPC) formulations. MPPI offers several key advantages, including flexibility, robustness, ease of implementation, and inherent parallelizability. However, its performance can deteriorate in high-dimensional settings since the optimal control problem is solved via Monte Carlo sampling. To address this limitation, this paper proposes an enhanced MPPI method that incorporates a Jacobian reconstruction technique and the second-order Generalized Gauss-Newton method. This novel approach is called \textit{Gauss-Newton accelerated MPPI}. The numerical results show that the Gauss-Newton accelerated MPPI approach substantially improves MPPI scalability and computational efficiency while preserving the key benefits of the classical MPPI framework, making it a promising approach even for high-dimensional problems.
• Abstract（参考訳）: モデル予測経路積分(MPPI)制御はサンプリングに基づく最適化手法であり,特にロボティクスや強化学習コミュニティにおいて注目されている。 MPPIは、モデル予測制御(MPC)の定式化に伴う決定論的直接単発最適制御問題に対して、GPU加速ランダム探索法として広く応用されている。 MPPIには、柔軟性、堅牢性、実装の容易さ、固有の並列化性など、いくつかの重要な利点がある。 しかし,モンテカルロサンプリングにより最適制御問題を解くため,高次元設定では性能が低下する可能性がある。 本稿では,ジャコビアン再構成法と2階一般化ガウスニュートン法を組み合わせたMPPI法を提案する。 この新しいアプローチは \textit{Gauss-Newton accelerated MPPI} と呼ばれる。 その結果,ガウスニュートン加速MPPI法は,従来のMPPIフレームワークの重要な利点を保ちながら,MPPIのスケーラビリティと計算効率を大幅に向上し,高次元問題においても有望なアプローチであることがわかった。

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