直接多 shooting 与直接配点在生物力学预测仿真中表现相近
最优化与控制
2023-06-30 v2 机器人学
摘要
直接多 shooting（DMS）与直接配点（DC）是生物力学与机器人学中求解最优控制问题（OCP）的两种常见转录方法。它们在解与速度方面很少被比较。通过使用 Bioptim 软件中五种转录方法与 100 个初始猜测求解五个预测仿真例子，我们表明没有单一方法系统性地更优。除一个 OCP 外，所有方法在所有其他 OCP 中均收敛到几乎相同的解（代价、状态与控制），而后者发现了若干局部极小。尽管如此，基于四阶 Legendre 多项式的 DC 相较基于四阶 Runge-Kutta 方法的 DMS 提供了整体上更好的结果，尤其在动态一致性方面。此外，使用逆动力学表达刚体约束通常快于正动力学。基于逆动力学的动态约束 DC 收敛到更好且更少变异的解。因此，我们建议从这种转录方法开始求解 OCP，但仍需持续测试其他方法。
引用
@article{arxiv.2302.07645,
title = {Direct multiple shooting and direct collocation perform similarly in biomechanical predictive simulations},
author = {P. Puchaud and F. Bailly and M. Begon},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.07645},
year = {2023}
}
备注
19 pages, 4 figures