写一段python代码演示一下

时间: 2023-07-22 09:38:31 浏览: 42
以下是一个简单的Python代码演示SAC算法的微网在线优化: ``` import gym import numpy as np import torch import torch.nn.functional as F import torch.optim as optim from torch import nn from torch.distributions.normal import Normal from torch.utils.data import DataLoader, Dataset # 定义微网环境 class Microgrid(gym.Env): def __init__(self): self.action_space = gym.spaces.Box(low=-1, high=1, shape=(1,), dtype=np.float32) self.observation_space = gym.spaces.Box(low=0, high=1, shape=(1,), dtype=np.float32) self.state = np.random.uniform(0, 1) self.ref = 0.5 self.cost = 0 def step(self, action): # 更新状态 self.state += action self.state = np.clip(self.state, 0, 1) # 计算奖励和成本 reward = 1 - abs(self.state - self.ref) cost = abs(action) * 0.1 self.cost += cost # 判断是否结束 done = False if self.cost > 10: done = True # 返回状态、奖励、是否结束、调试信息 return self.state, reward, done, {} def reset(self): self.state = np.random.uniform(0, 1) self.cost = 0 return self.state # 定义神经网络 class Policy(nn.Module): def __init__(self): super(Policy, self).__init__() self.fc1 = nn.Linear(1, 32) self.fc2 = nn.Linear(32, 32) self.mu_head = nn.Linear(32, 1) self.sigma_head = nn.Linear(32, 1) def forward(self, x): x = F.relu(self.fc1(x)) x = F.relu(self.fc2(x)) mu = torch.tanh(self.mu_head(x)) sigma = F.softplus(self.sigma_head(x)) return mu, sigma # 定义数据集 class ReplayBuffer(Dataset): def __init__(self, capacity): self.capacity = capacity self.buffer = [] def __len__(self): return len(self.buffer) def __getitem__(self, index): return self.buffer[index] def push(self, state, action, reward, next_state, done): if len(self.buffer) < self.capacity: self.buffer.append(None) self.buffer[len(self.buffer)-1] = (state, action, reward, next_state, done) def sample(self, batch_size): return zip(*random.sample(self.buffer, batch_size)) # 定义SAC算法 class SAC: def __init__( self, env, buffer_capacity=10000, batch_size=128, gamma=0.99, tau=0.005, alpha=0.2 ): self.env = env self.buffer = ReplayBuffer(buffer_capacity) self.batch_size = batch_size self.gamma = gamma self.tau = tau self.alpha = alpha self.device = torch.device("cuda" if torch.cuda.is_available() else "cpu") self.policy = Policy().to(self.device) self.q1 = nn.Linear(2, 1).to(self.device) self.q2 = nn.Linear(2, 1).to(self.device) self.q_target1 = nn.Linear(2, 1).to(self.device) self.q_target2 = nn.Linear(2, 1).to(self.device) self.q_target1.load_state_dict(self.q1.state_dict()) self.q_target2.load_state_dict(self.q2.state_dict()) self.policy_optim = optim.Adam(self.policy.parameters(), lr=1e-3) self.q_optim1 = optim.Adam(self.q1.parameters(), lr=1e-3) self.q_optim2 = optim.Adam(self.q2.parameters(), lr=1e-3) def select_action(self, state): state = torch.FloatTensor(state).unsqueeze(0).to(self.device) with torch.no_grad(): mu, sigma = self.policy(state) dist = Normal(mu, sigma) action = dist.sample() return action.cpu().numpy()[0, 0] def update(self): if len(self.buffer) < self.batch_size: return state, action, reward, next_state, done = self.buffer.sample(self.batch_size) state = torch.FloatTensor(state).to(self.device) action = torch.FloatTensor(action).unsqueeze(1).to(self.device) reward = torch.FloatTensor(reward).unsqueeze(1).to(self.device) next_state = torch.FloatTensor(next_state).to(self.device) done = torch.FloatTensor(1 - done).unsqueeze(1).to(self.device) with torch.no_grad(): next_mu, next_sigma = self.policy(next_state) next_dist = Normal(next_mu, next_sigma) next_action = next_dist.sample() q1_next_target = self.q_target1(torch.cat([next_state, next_action], 1)) q2_next_target = self.q_target2(torch.cat([next_state, next_action], 1)) q_next_target = torch.min(q1_next_target, q2_next_target) - self.alpha * next_dist.log_prob(next_action) q_target = reward + self.gamma * done * q_next_target q1 = self.q1(torch.cat([state, action], 1)) q2 = self.q2(torch.cat([state, action], 1)) q1_loss = F.mse_loss(q1, q_target.detach()) q2_loss = F.mse_loss(q2, q_target.detach()) policy_loss = (self.alpha * next_dist.log_prob(next_action) - torch.min(q1_next_target, q2_next_target)).mean() self.q_optim1.zero_grad() q1_loss.backward() self.q_optim1.step() self.q_optim2.zero_grad() q2_loss.backward() self.q_optim2.step() self.policy_optim.zero_grad() policy_loss.backward() self.policy_optim.step() for param, target_param in zip(self.q1.parameters(), self.q_target1.parameters()): target_param.data.copy_(self.tau * param.data + (1 - self.tau) * target_param.data) for param, target_param in zip(self.q2.parameters(), self.q_target2.parameters()): target_param.data.copy_(self.tau * param.data + (1 - self.tau) * target_param.data) def train(self, epochs=100): state = self.env.reset() for i in range(epochs): action = self.select_action(state) next_state, reward, done, _ = self.env.step(action) self.buffer.push(state, action, reward, next_state, done) state = next_state self.update() if done: state = self.env.reset() print("Epoch: {}, Reward: {}, Cost: {}".format(i, reward, self.env.cost)) self.env.close() if __name__ == "__main__": env = Microgrid() sac = SAC(env) sac.train() ``` 上述代码演示了一个简单的微网在线优化问题,其中SAC算法被用于学习最优的控制策略。在训练过程中,模型通过与微网环境交互,不断优化自己的参数,以最大化微网的经济效益。

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