Ensuring safety for black-box hybrid dynamical systems presents significant challenges due to their instantaneous state jumps and unknown explicit nonlinear dynamics. Existing solutions for strict safety constraint satisfaction, like control barrier functions (CBFs) and reachability analysis, rely on direct knowledge of the dynamics. Similarly, safe reinforcement learning (RL) approaches often rely on known system dynamics or merely discourage safety violations through reward shaping. In this work, we want to learn RL policies which provably satisfy affine state constraints in closed loop for black-box hybrid dynamical systems with affine reset maps. Our key insight is forcing the RL policy to be affine and repulsive near the constraint boundaries for the unknown nonlinear dynamics of the system, providing guarantees that the trajectories will not violate the constraint. We further account for constraint violation due to instantaneous state jumps that occur due to impacts or reset maps in the hybrid system by introducing a second repulsive affine region before the reset that prevents post-reset states from violating the constraint. We derive sufficient conditions under which these policies satisfy safety constraints in closed loop. We also compare our approach with state-of-the-art reward shaping and learned-CBF methods on hybrid dynamical systems like the constrained pendulum and paddle juggler environments. In both scenarios, we show that our methodology learns higher quality policies while always satisfying the safety constraints.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
无人预警机系统架构及关键技术分析
专知
14+阅读 · 2022年8月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
导弹集群智能突防技术的新发展
无人机
17+阅读 · 2018年11月28日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
17+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
软件定义无人机蜂群给防空带来全新压力
专知会员服务
5+阅读 · 10月13日
《半自主无人地面战车的互操作性》66页
专知会员服务
5+阅读 · 10月13日
迈向更智慧的军事情报
专知会员服务
5+阅读 · 10月12日
《美国陆军2026年野战手册 2-0 情报》
专知会员服务
5+阅读 · 10月12日
《基于启发式算法求解武器-目标分配问题》
专知会员服务
7+阅读 · 10月12日
《美陆军最新条令出版物 2-0 情报》
专知会员服务
8+阅读 · 10月10日
电子战测试与训练靶场:战前验证战备状态
专知会员服务
3+阅读 · 10月10日
《美国陆军如何作战》46页最新报告
专知会员服务
9+阅读 · 10月10日
相关VIP内容
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
相关资讯
相关基金
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
17+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员