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適応制御arXiv:2505.09119

ρ-POMDP計画によるモデル同定適応制御

Model Identification Adaptive Control with $\rho$-POMDP Planning

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システムパラメータを隠れ状態として扱い、信念空間計画(ρ-POMDP)として情報入力設計とモデル同定適応制御を統合し、BiLQRで解く手法を提案。

詳しい要約

1. どんなもの?

- システム同定と制御を同時に行う Model Identification Adaptive Control (MIAC) を、belief 依存報酬を持つ POMDP($\rho$-POMDP)の belief space planning として定式化する研究。 - システムパラメータを hidden state variable として扱い、局所化(推定)しながら制御する。 - 適合させた belief-space iterative Linear Quadratic Regulator (BiLQR) で解く。 - cart-pole と steady aircraft flight の fully/partially observable タスクで実証。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来の regression、filtering、local optimal control といったベースラインを上回る性能を示す。 - 部分的観測下での誤同定による誤差蓄積に対処する点が特徴。 - システムパラメータへの瞬間的な外乱があっても優位性を維持。 - 具体的な先行研究名は要旨からは不明。

3. 技術・手法の肝は?

- informative input design と MIAC を belief space planning 問題として定式化。 - belief-dependent rewards を持つ $\rho$-POMDP としてモデル化。 - システムパラメータを hidden state variable として同時推定・制御。 - 適合した belief-space iterative Linear Quadratic Regulator (BiLQR) で求解。

4. どうやって有効だと検証した?

- cart-pole と steady aircraft flight のドメインで検証。 - fully observable と partially observable の両タスクで評価。 - regression、filtering、local optimal control のベースラインと比較。 - システムパラメータへの瞬間的外乱下でも評価。

5. 議論はある?

- 部分的観測下での誤同定と誤差蓄積への対処が動機として述べられている。 - 具体的な限界や議論の詳細は要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で比較対象として挙げられている regression、filtering、local optimal control の関連研究。 - belief-space planning の基盤である POMDP および iterative Linear Quadratic Regulator (iLQR) 関連の定番研究。 - 具体的な論文名は要旨からは不明。

※ AIが要旨から生成した要約です。正確性は原文をご確認ください。

著者: Michelle Ho, Arec Jamgochian, Mykel J. Kochenderfer

分類: cs.RO, cs.SY, eess.SY

原文アブストラクト

Accurate system modeling is crucial for safe, effective control, as misidentification can lead to accumulated errors, especially under partial observability. We address this problem by formulating informative input design and model identification adaptive control (MIAC) as belief space planning problems, modeled as partially observable Markov decision processes with belief-dependent rewards ($\rho$-POMDPs). We treat system parameters as hidden state variables that must be localized while simultaneously controlling the system. We solve this problem with an adapted belief-space iterative Linear Quadratic Regulator (BiLQR). We demonstrate it on fully and partially observable tasks for cart-pole and steady aircraft flight domains. Our method outperforms baselines such as regression, filtering, and local optimal control methods, even under instantaneous disturbances to system parameters.

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