使用paddle框架的PPO算法,包含网络定义,训练过程及测试部署,状态输入为20*25矩阵,动作输出为14个动作值中的一个

时间: 2023-06-17 10:07:59 浏览: 37
下面是使用Paddle框架实现PPO算法的代码,包含网络定义、训练过程和测试部署,状态输入为20*25矩阵,动作输出为14个动作值中的一个。 ```python import paddle import paddle.nn as nn import paddle.optimizer as optim import numpy as np class PPO(nn.Layer): def __init__(self, state_dim, action_dim, epsilon=0.2): super(PPO, self).__init__() self.actor = nn.Sequential( nn.Linear(state_dim, 64), nn.ReLU(), nn.Linear(64, 64), nn.ReLU(), nn.Linear(64, action_dim), nn.Softmax() ) self.critic = nn.Sequential( nn.Linear(state_dim, 64), nn.ReLU(), nn.Linear(64, 64), nn.ReLU(), nn.Linear(64, 1) ) self.epsilon = epsilon def forward(self, x): actor_out = self.actor(x) critic_out = self.critic(x) return actor_out, critic_out def act(self, state): state = paddle.to_tensor(state, dtype='float32') actor_out, _ = self.forward(state) dist = paddle.distribution.Categorical(actor_out) action = dist.sample() return action.numpy()[0] def evaluate(self, state, action): state = paddle.to_tensor(state, dtype='float32') actor_out, critic_out = self.forward(state) dist = paddle.distribution.Categorical(actor_out) action_log_prob = dist.log_prob(action) dist_entropy = dist.entropy().mean() value = critic_out.squeeze() return action_log_prob, value, dist_entropy def update(self, buffer, optimizer, batch_size=256, epochs=4): state, action, old_action_log_prob, advantage, return_, old_value = buffer.sample() for _ in range(epochs): index = np.arange(state.shape[0]) np.random.shuffle(index) for i in range(state.shape[0] // batch_size): batch_index = index[i * batch_size:(i + 1) * batch_size] batch_state = state[batch_index, :] batch_action = action[batch_index, :] batch_old_action_log_prob = old_action_log_prob[batch_index, :] batch_advantage = advantage[batch_index, :] batch_return = return_[batch_index, :] batch_old_value = old_value[batch_index, :] new_action_log_prob, new_value, dist_entropy = self.evaluate(batch_state, batch_action) ratio = paddle.exp(new_action_log_prob - batch_old_action_log_prob) surr1 = ratio * batch_advantage surr2 = paddle.clip(ratio, 1 - self.epsilon, 1 + self.epsilon) * batch_advantage actor_loss = -paddle.mean(paddle.minimum(surr1, surr2)) critic_loss = nn.functional.mse_loss(batch_return, new_value) loss = actor_loss + 0.5 * critic_loss - 0.01 * dist_entropy optimizer.clear_grad() loss.backward() optimizer.step() def save(self, model_path): paddle.save(self.state_dict(), model_path) def load(self, model_path): self.set_state_dict(paddle.load(model_path)) # 训练过程 def train(env, agent, max_episode=1000, max_step=200, gamma=0.99, lam=0.95, clip_param=0.2, batch_size=256, epochs=4, lr=0.001): optimizer = optim.Adam(learning_rate=lr, parameters=agent.parameters()) for episode in range(max_episode): obs = env.reset() state = obs.reshape(1, -1) done = False step = 0 buffer = Buffer() while not done and step < max_step: step += 1 action = agent.act(state) obs, reward, done, info = env.step(action) next_state = obs.reshape(1, -1) action_log_prob, value, dist_entropy = agent.evaluate(state, action) buffer.store(state, action, action_log_prob, reward, value) state = next_state if done: _, last_value, _ = agent.evaluate(state, None) buffer.finish_path(last_value) agent.update(buffer, optimizer, batch_size=batch_size, epochs=epochs) if episode % 10 == 0: total_reward = 0 obs = env.reset() state = obs.reshape(1, -1) done = False while not done: action = agent.act(state) obs, reward, done, info = env.step(action) next_state = obs.reshape(1, -1) total_reward += reward state = next_state print('Episode: {}, Reward: {}'.format(episode, total_reward)) env.close() # 测试部署 def test(env, agent, max_episode=100, max_step=200): for episode in range(max_episode): obs = env.reset() state = obs.reshape(1, -1) done = False step = 0 total_reward = 0 while not done and step < max_step: step += 1 action = agent.act(state) obs, reward, done, info = env.step(action) next_state = obs.reshape(1, -1) total_reward += reward state = next_state print('Episode: {}, Reward: {}'.format(episode, total_reward)) env.close() ``` 其中,`PPO`类定义了Actor和Critic网络,并实现了动作选择、策略评估和更新函数。`train`函数实现了PPO算法的训练过程,包括采样、计算优势、更新网络等操作。`test`函数用于测试训练后的模型在环境中的表现。

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