論文の概要: Accelerating Sampling-Based Control via Learned Linear Koopman Dynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.05385v1
• Date: Thu, 05 Mar 2026 17:15:52 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-23 08:17:41.948074
• Title: Accelerating Sampling-Based Control via Learned Linear Koopman Dynamics
• Title（参考訳）: 学習線形クープマンダイナミクスによるサンプリングベース制御の高速化
• Authors: Wenjian Hao, Yuxuan Fang, Zehui Lu, Shaoshuai Mou,
• Abstract要約: 本稿では、複雑な非線形力学を持つシステムに対する効率的なモデル予測経路積分(MPPI)制御フレームワークを提案する。 軌道伝播に使用される非線形ダイナミクスを学習された線形深度クープマン作用素(DKO)モデルに置き換え、より高速なロールアウトとより効率的な軌道サンプリングを可能にする。 コントローラはMPPI-DKと呼ばれ、四足歩行ロボットの基準追跡実験を通じてハードウェア上で検証される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.946483489399818
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: This paper presents an efficient model predictive path integral (MPPI) control framework for systems with complex nonlinear dynamics. To improve the computational efficiency of classic MPPI while preserving control performance, we replace the nonlinear dynamics used for trajectory propagation with a learned linear deep Koopman operator (DKO) model, enabling faster rollout and more efficient trajectory sampling. The DKO dynamics are learned directly from interaction data, eliminating the need for analytical system models. The resulting controller, termed MPPI-DK, is evaluated in simulation on pendulum balancing and surface vehicle navigation tasks, and validated on hardware through reference-tracking experiments on a quadruped robot. Experimental results demonstrate that MPPI-DK achieves control performance close to MPPI with true dynamics while substantially reducing computational cost, enabling efficient real-time control on robotic platforms.
• Abstract（参考訳）: 本稿では、複雑な非線形力学を持つシステムに対する効率的なモデル予測経路積分(MPPI)制御フレームワークを提案する。 制御性能を保ちながら古典的MPPIの計算効率を向上させるため、軌道伝播に用いる非線形ダイナミクスを学習線形深度クープマン演算子(DKO)モデルに置き換え、より高速なロールアウトとより効率的な軌道サンプリングを可能にする。 DKOのダイナミクスは相互作用データから直接学習され、分析システムモデルの必要性がなくなる。 結果はMPPI-DKと呼ばれ、振り子バランスと表面車両ナビゲーションタスクのシミュレーションで評価され、四足歩行ロボットの基準追尾実験を通じてハードウェア上で検証される。 実験結果から,MPPI-DKは真のダイナミックスを持つMPPIに近い制御性能を実現し,計算コストを大幅に削減し,ロボットプラットフォーム上でのリアルタイム制御を効果的に実現することが示された。

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