以Tensorflow为框架编写带有更新温度系数alpha的SAC算法

时间: 2024-03-14 15:43:03 浏览: 107
好的,以下是基于Tensorflow框架编写带有更新温度系数alpha的SAC算法的代码示例: ```python import tensorflow as tf import numpy as np class SAC: def __init__(self, state_dim, action_dim, alpha_init=0.1, alpha_lr=1e-3, alpha_target=0.2): self.state_dim = state_dim self.action_dim = action_dim self.alpha_init = alpha_init self.alpha_lr = alpha_lr self.alpha_target = alpha_target self.alpha = tf.Variable(self.alpha_init, dtype=tf.float32, name='alpha') self.policy = self._build_policy_net() self.q1_net, self.q2_net = self._build_q_nets() self.target_q1_net, self.target_q2_net = self._build_q_nets() self.q1_optimizer = tf.optimizers.Adam(learning_rate=1e-3) self.q2_optimizer = tf.optimizers.Adam(learning_rate=1e-3) self.policy_optimizer = tf.optimizers.Adam(learning_rate=1e-3) self.update_target_q1_net = self._get_target_net_update_op(self.q1_net, self.target_q1_net) self.update_target_q2_net = self._get_target_net_update_op(self.q2_net, self.target_q2_net) def _build_policy_net(self): input_layer = tf.keras.layers.Input(shape=(self.state_dim,)) hidden_layer_1 = tf.keras.layers.Dense(256, activation='relu')(input_layer) hidden_layer_2 = tf.keras.layers.Dense(256, activation='relu')(hidden_layer_1) output_layer = tf.keras.layers.Dense(self.action_dim, activation='tanh')(hidden_layer_2) mean = tf.keras.layers.Lambda(lambda x: x * 2)(output_layer) log_std = tf.Variable(-0.5 * np.ones(self.action_dim, dtype=np.float32), name='log_std') std = tf.exp(log_std) dist = tfp.distributions.Normal(mean, std) action = dist.sample() policy = tf.keras.models.Model(inputs=input_layer, outputs=[action, mean, std]) return policy def _build_q_nets(self): state_input = tf.keras.layers.Input(shape=(self.state_dim,)) action_input = tf.keras.layers.Input(shape=(self.action_dim,)) concat_layer = tf.keras.layers.Concatenate()([state_input, action_input]) hidden_layer_1 = tf.keras.layers.Dense(256, activation='relu')(concat_layer) hidden_layer_2 = tf.keras.layers.Dense(256, activation='relu')(hidden_layer_1) q_output = tf.keras.layers.Dense(1)(hidden_layer_2) q_net = tf.keras.models.Model(inputs=[state_input, action_input], outputs=q_output) return q_net, q_net def _get_target_net_update_op(self, net, target_net, tau=0.005): target_weights = target_net.get_weights() weights = net.get_weights() update_target_weights = [target_weights[i] * (1 - tau) + weights[i] * tau for i in range(len(weights))] return tf.group([target_net.weights[i].assign(update_target_weights[i]) for i in range(len(target_weights))]) def get_action(self, state): action, mean, std = self.policy(state) return action.numpy()[0], mean.numpy()[0], std.numpy()[0] def update(self, memory, batch_size=100, gamma=0.99, tau=0.005, alpha_target_entropy=-np.prod(self.action_dim)): state, action, reward, next_state, done = memory.sample(batch_size) with tf.GradientTape(persistent=True) as tape: # Compute Q-values q1 = self.q1_net([state, action]) q2 = self.q2_net([state, action]) # Compute target Q-values target_action, target_mean, target_std = self.policy(next_state) target_dist = tfp.distributions.Normal(target_mean, target_std) target_entropy = -target_dist.entropy() target_q1 = self.target_q1_net([next_state, target_action]) target_q2 = self.target_q2_net([next_state, target_action]) target_q = tf.minimum(target_q1, target_q2) - self.alpha * target_entropy target_q = tf.stop_gradient(target_q) td_error_1 = tf.abs(q1 - (reward + gamma * target_q * (1 - done))) td_error_2 = tf.abs(q2 - (reward + gamma * target_q * (1 - done))) # Compute losses and gradients q1_loss = tf.reduce_mean(td_error_1) q2_loss = tf.reduce_mean(td_error_2) q1_grads = tape.gradient(q1_loss, self.q1_net.trainable_variables) q2_grads = tape.gradient(q2_loss, self.q2_net.trainable_variables) # Update Q-networks self.q1_optimizer.apply_gradients(zip(q1_grads, self.q1_net.trainable_variables)) self.q2_optimizer.apply_gradients(zip(q2_grads, self.q2_net.trainable_variables)) # Compute policy loss and gradients action, mean, std = self.policy(state) dist = tfp.distributions.Normal(mean, std) entropy = dist.entropy() q1 = self.q1_net([state, action]) q2 = self.q2_net([state, action]) q = tf.minimum(q1, q2) policy_loss = tf.reduce_mean(self.alpha * entropy - q) policy_grads = tape.gradient(policy_loss, self.policy.trainable_variables) self.policy_optimizer.apply_gradients(zip(policy_grads, self.policy.trainable_variables)) # Update target networks self.update_target_q1_net self.update_target_q2_net # Update alpha alpha_loss = -tf.reduce_mean(self.alpha * (entropy + alpha_target_entropy)) alpha_grads = tape.gradient(alpha_loss, [self.alpha]) self.alpha_optimizer.apply_gradients(zip(alpha_grads, [self.alpha])) # Update temperature coefficient alpha self.alpha = tf.clip_by_value(self.alpha + self.alpha_lr * (self.alpha_target - tf.exp(self.log_alpha)), 1e-4, 1e2) ``` 在这个SAC算法的实现中,我们引入了一个温度系数alpha,其初始值为alpha_init,目标值为alpha_target。在每次更新中,我们会计算出当前策略分布和目标分布的交叉熵,并将其乘以alpha,得到一个entropy term,用来调整策略的探索程度。我们同时也会计算出一个alpha_loss,用来更新温度系数alpha。 需要注意的是,在更新温度系数alpha时,我们对其进行了一个clip操作,将其限制在了一个较小的范围内,以防止alpha的值过大或过小导致算法失效。
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