基于TD3的SAC

时间: 2023-07-26 10:23:18 浏览: 91
以下是基于TD3的SAC算法的简单实现,使用Python和TensorFlow框架: ```python import tensorflow as tf import numpy as np class TD3_SAC: def __init__(self, state_dim, action_dim, max_action): self.state_dim = state_dim self.action_dim = action_dim self.max_action = max_action # Actor network self.actor = self.build_actor_network() self.actor_target = self.build_actor_network() self.actor_target.set_weights(self.actor.get_weights()) # Critic networks self.critic_1 = self.build_critic_network() self.critic_2 = self.build_critic_network() self.critic_1_target = self.build_critic_network() self.critic_2_target = self.build_critic_network() self.critic_1_target.set_weights(self.critic_1.get_weights()) self.critic_2_target.set_weights(self.critic_2.get_weights()) # Replay buffer self.buffer = ReplayBuffer() # Hyperparameters self.gamma = 0.99 self.tau = 0.005 self.alpha = 0.2 self.policy_noise = 0.2 * self.max_action self.noise_clip = 0.5 * self.max_action self.policy_freq = 2 self.batch_size = 256 # Optimizers self.actor_optimizer = tf.keras.optimizers.Adam(learning_rate=3e-4) self.critic_optimizer_1 = tf.keras.optimizers.Adam(learning_rate=3e-4) self.critic_optimizer_2 = tf.keras.optimizers.Adam(learning_rate=3e-4) def build_actor_network(self): inputs = tf.keras.layers.Input(shape=(self.state_dim,)) x = tf.keras.layers.Dense(256, activation='relu')(inputs) x = tf.keras.layers.Dense(256, activation='relu')(x) outputs = tf.keras.layers.Dense(self.action_dim, activation='tanh')(x) outputs = outputs * self.max_action return tf.keras.Model(inputs=inputs, outputs=outputs) def build_critic_network(self): state_inputs = tf.keras.layers.Input(shape=(self.state_dim,)) action_inputs = tf.keras.layers.Input(shape=(self.action_dim,)) x = tf.keras.layers.Concatenate()([state_inputs, action_inputs]) x = tf.keras.layers.Dense(256, activation='relu')(x) x = tf.keras.layers.Dense(256, activation='relu')(x) outputs = tf.keras.layers.Dense(1)(x) return tf.keras.Model(inputs=[state_inputs, action_inputs], outputs=outputs) def select_action(self, state): state = np.expand_dims(state, axis=0) action = self.actor(state).numpy()[0] return action def train(self): if len(self.buffer) < self.batch_size: return state_batch, action_batch, reward_batch, next_state_batch, done_batch = self.buffer.sample(self.batch_size) # Target actions next_action_batch = self.actor_target(next_state_batch).numpy() noise = np.random.normal(0, self.policy_noise, size=next_action_batch.shape) noise = np.clip(noise, -self.noise_clip, self.noise_clip) next_action_batch = next_action_batch + noise next_action_batch = np.clip(next_action_batch, -self.max_action, self.max_action) # Target Q values q1_target = self.critic_1_target([next_state_batch, next_action_batch]).numpy() q2_target = self.critic_2_target([next_state_batch, next_action_batch]).numpy() q_target = np.minimum(q1_target, q2_target) q_target = reward_batch + (1 - done_batch) * self.gamma * q_target # Update critics with tf.GradientTape(persistent=True) as tape: q1 = self.critic_1([state_batch, action_batch]) q2 = self.critic_2([state_batch, action_batch]) critic_loss_1 = tf.reduce_mean(tf.square(q1 - q_target)) critic_loss_2 = tf.reduce_mean(tf.square(q2 - q_target)) grad_1 = tape.gradient(critic_loss_1, self.critic_1.trainable_variables) grad_2 = tape.gradient(critic_loss_2, self.critic_2.trainable_variables) self.critic_optimizer_1.apply_gradients(zip(grad_1, self.critic_1.trainable_variables)) self.critic_optimizer_2.apply_gradients(zip(grad_2, self.critic_2.trainable_variables)) # Update actor with tf.GradientTape() as tape: policy_action = self.actor(state_batch) actor_loss = -tf.reduce_mean(self.critic_1([state_batch, policy_action])) actor_loss += self.alpha * tf.reduce_mean(tf.math.log(self.actor(state_batch) + 1e-6)) grad = tape.gradient(actor_loss, self.actor.trainable_variables) self.actor_optimizer.apply_gradients(zip(grad, self.actor.trainable_variables)) # Update target networks self.actor_target.set_weights(self.tau * np.array(self.actor.get_weights()) + (1 - self.tau) * np.array(self.actor_target.get_weights())) self.critic_1_target.set_weights(self.tau * np.array(self.critic_1.get_weights()) + (1 - self.tau) * np.array(self.critic_1_target.get_weights())) self.critic_2_target.set_weights(self.tau * np.array(self.critic_2.get_weights()) + (1 - self.tau) * np.array(self.critic_2_target.get_weights())) def save_model(self, path): self.actor.save_weights(path + 'actor') self.actor_target.save_weights(path + 'actor_target') self.critic_1.save_weights(path + 'critic_1') self.critic_2.save_weights(path + 'critic_2') self.critic_1_target.save_weights(path + 'critic_1_target') self.critic_2_target.save_weights(path + 'critic_2_target') def load_model(self, path): self.actor.load_weights(path + 'actor') self.actor_target.load_weights(path + 'actor_target') self.critic_1.load_weights(path + 'critic_1') self.critic_2.load_weights(path + 'critic_2') self.critic_1_target.load_weights(path + 'critic_1_target') self.critic_2_target.load_weights(path + 'critic_2_target') ``` 在这个代码中,我们定义了一个名为`TD3_SAC`的类,它包括了一个actor网络,两个critic网络(分别对应Q1和Q2),以及它们各自的target网络。我们还定义了一个replay buffer,用于存储样本。 在训练过程中,我们首先从replay buffer中采样一批样本,并计算目标Q值和目标动作。然后,我们使用这些样本更新critic网络的参数。接下来,我们使用actor网络和当前状态计算出一个动作,并用critic网络计算出该动作的Q值。我们使用这个Q值更新actor网络的参数。最后,我们使用soft更新方法更新target网络的参数。 在实践中,您可能需要根据您的具体问题调整超参数,以获得更好的性能。除此之外,您还可以使用其他技巧,如延迟更新、target policy smoothing等,以进一步改进算法的性能。
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