多智能体 分布式规划实现代码

时间: 2023-10-11 22:08:39 浏览: 148
多智能体分布式规划的实现代码可以采用一些著名的框架,例如MADDPG和MARL。以下是一个使用MADDPG算法实现的多智能体分布式规划的示例代码: ``` import numpy as np import torch import torch.nn.functional as F import torch.optim as optim from model import Actor, Critic from memory import ReplayBuffer class MADDPG: def __init__(self, state_dim, action_dim, num_agents, actor_hidden_dim, critic_hidden_dim, actor_lr, critic_lr, gamma, tau, buffer_size, batch_size): self.state_dim = state_dim self.action_dim = action_dim self.num_agents = num_agents self.actor_hidden_dim = actor_hidden_dim self.critic_hidden_dim = critic_hidden_dim self.actor_lr = actor_lr self.critic_lr = critic_lr self.gamma = gamma self.tau = tau self.buffer_size = buffer_size self.batch_size = batch_size self.actor_local = [Actor(state_dim, action_dim, actor_hidden_dim) for i in range(num_agents)] self.actor_target = [Actor(state_dim, action_dim, actor_hidden_dim) for i in range(num_agents)] self.critic_local = Critic(state_dim * num_agents, action_dim * num_agents, critic_hidden_dim) self.critic_target = Critic(state_dim * num_agents, action_dim * num_agents, critic_hidden_dim) self.memory = ReplayBuffer(buffer_size, batch_size) self.actor_optimizers = [optim.Adam(actor.parameters(), lr=actor_lr) for actor in self.actor_local] self.critic_optimizer = optim.Adam(self.critic_local.parameters(), lr=critic_lr) def act(self, obs, noise=0.0): actions = [] for i in range(self.num_agents): obs = torch.from_numpy(obs[i]).float().unsqueeze(0) action = self.actor_local[i](obs).squeeze(0).detach().numpy() action += noise * np.random.normal(size=self.action_dim) action = np.clip(action, -1, 1) actions.append(action) return actions def step(self, state, action, reward, next_state, done): self.memory.add(state, action, reward, next_state, done) if len(self.memory) > self.batch_size: experiences = self.memory.sample() self.learn(experiences) def learn(self, experiences): states, actions, rewards, next_states, dones = experiences # update critic with torch.no_grad(): actions_next = [self.actor_target[i](next_states[:,i,:]) for i in range(self.num_agents)] actions_next = torch.cat(actions_next, dim=1) q_targets_next = self.critic_target(next_states.view(-1, self.state_dim * self.num_agents), actions_next) q_targets = rewards.sum(dim=1, keepdim=True) + self.gamma * q_targets_next * (1 - dones.sum(dim=1, keepdim=True)) q_expected = self.critic_local(states.view(-1, self.state_dim * self.num_agents), actions.view(-1, self.action_dim * self.num_agents)) critic_loss = F.mse_loss(q_expected, q_targets) self.critic_optimizer.zero_grad() critic_loss.backward() self.critic_optimizer.step() # update actor for i in range(self.num_agents): actions_i = actions.clone() actions_i[:,i,:] = self.actor_local[i](states[:,i,:]) actor_loss = -self.critic_local(states.view(-1, self.state_dim * self.num_agents), actions_i.view(-1, self.action_dim * self.num_agents)).mean() self.actor_optimizers[i].zero_grad() actor_loss.backward() self.actor_optimizers[i].step() # update target networks self.soft_update(self.critic_local, self.critic_target) for i in range(self.num_agents): self.soft_update(self.actor_local[i], self.actor_target[i]) def soft_update(self, local_model, target_model): for target_param, local_param in zip(target_model.parameters(), local_model.parameters()): target_param.data.copy_(self.tau*local_param.data + (1.0-self.tau)*target_param.data) ``` 上述代码中的`Actor`和`Critic`模型可以使用PyTorch定义,`ReplayBuffer`可以使用一个简单的数组或者更为高效的数据结构,例如优先经验回放。 此外,还需要编写一个主循环,以与环境交互并调用`MADDPG`实例的`act`和`step`方法,例如: ``` while True: obs = env.reset() noise = max(0.1, 1.0 - episode / 1000.0) * 0.2 for t in range(max_steps): actions = agent.act(obs, noise) next_obs, rewards, dones, _ = env.step(actions) agent.step(obs, actions, rewards, next_obs, dones) obs = next_obs if np.any(dones): break episode += 1 ``` 其中,`env`是与环境交互的对象,`max_steps`是每个episode的最大步数,`episode`是当前episode的编号,`noise`是加到动作上的高斯噪声的标准差,随着训练进行而减小。
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