主要内容

创建MATLAB强化学习的环境

在强化学习场景中,您训练一个代理完成一项任务,环境对与代理交互的外部系统(即世界)进行建模。在控制系统应用中,这种外部系统常被称为这种植物

如下图所示,环境:

  1. 从代理接收操作。

  2. 返回对操作的响应的观察。

  3. 生成一个奖励来衡量行为对完成任务的贡献程度。

创建环境模型包括定义:

  • 代理用来与环境交互的动作和观察信号。

  • 代理用来衡量其成功的奖励信号。有关更多信息,请参见定义奖励信号

  • 环境初始条件及其动态行为。

行动及观察信号

在创建环境对象时,必须指定代理用于与环境交互的操作和观察信号。你可以创建离散或连续的行动和观察空间。有关更多信息,请参见rlNumericSpec而且rlFiniteSetSpec,分别。

选择什么信号作为操作和观察取决于您的应用程序。例如,对于控制系统应用,误差信号的积分(有时是导数)通常是有用的观察。此外,对于参考跟踪应用,有一个时变的参考信号作为观察是有帮助的。

在定义观察信号时,确保所有环境状态(或它们的估计)都包含在观察向量中。这是一个很好的实践,因为代理通常是一个缺乏内部内存或状态的静态函数,因此它可能无法成功地在内部重构环境状态。

例如,一个摆动的摆的图像观测有位置信息,但它本身没有足够的信息来确定摆的速度。在这种情况下,你可以测量或估计摆速度作为一个额外的入口在观察矢量。

预定义的MATLAB环境

强化学习工具箱™软件提供了一些预定义的MATLAB®已经定义了行动、观察、奖励和动态的环境。您可以使用这些环境来:

  • 学习强化学习的概念。

  • 熟悉强化学习工具箱软件功能。

  • 测试你自己的强化学习剂。

有关更多信息,请参见加载预定义的网格世界环境而且负载预定义控制系统环境

自定义MATLAB环境

您可以为自己的应用程序创建以下类型的自定义MATLAB环境。

  • 具有特定大小、奖励和障碍的网格世界

  • 使用自定义函数指定动态的环境

  • 通过创建和修改模板环境对象指定的环境

一旦创建了自定义环境对象,就可以以与在预定义环境中相同的方式训练代理。有关培训代理的更多信息,请参见训练强化学习代理

自定义网格的世界

你可以用你自己的自定义奖励、状态转换和障碍配置创建任意大小的自定义网格世界。要创建一个自定义网格世界环境:

  1. 控件创建网格世界模型createGridWorld函数。例如,创建一个名为吉瓦十行九列。

    9 gw = createGridWorld(10日);
  2. 通过修改模型的属性来配置网格世界。例如,指定终端状态作为位置(7、9)

    gw。TerminalStates =“(7、9)”
  3. 网格世界需要包含在马尔可夫决策过程(MDP)环境中。为这个网格世界创建一个MDP环境,代理使用该环境与网格世界模型交互。

    env = rlMDPEnv (gw);

有关自定义网格世界的更多信息,请参见创建自定义网格世界环境

指定自定义函数

对于简单的环境,可以通过创建rlFunctionEnv对象并指定您自己的自定义重置而且一步功能。

  • 在每个训练集开始时,代理调用reset函数设置环境初始条件。例如,您可以指定已知的初始状态值,或者将环境置于随机的初始状态。

  • 阶梯函数定义了环境的动态,也就是说,作为当前状态和代理动作的函数,状态是如何变化的。在每个训练时间步长中,使用步长函数更新模型的状态。

有关更多信息,请参见使用自定义函数创建MATLAB环境

创建和修改模板环境

对于更复杂的环境,可以通过创建和修改模板环境来定义自定义环境。使用实例创建自定义环境。

  1. 类创建环境模板类rlCreateEnvTemplate函数。

  2. 该任务指导管理员修改模板环境,指定模板环境属性、必备环境功能和可选环境功能。

  3. 使用验证您的自定义环境validateEnvironment

有关更多信息,请参见从模板创建自定义MATLAB环境

另请参阅

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