使用深度网络设计器创建代理和使用图像观察训练
此示例显示如何创建一个可以播放的深度Q学习网络（DQN）代理，并在Matlab®中平衡模型的摆锤。在此示例中，您使用使用DQN代理深网络设计师．有关DQN代理的更多信息，请参见深度Q-Network代理商．
摆锤与图像matlab环境荡秋千
本例的强化学习环境是一个简单的无摩擦摆，最初挂在一个向下的位置。训练目标是用最小的控制力使钟摆直立而不倾倒。
对于这个环境：
向上平衡的摆位为
0弧度和向下悬挂的位置是π弧度。来自代理到环境的扭矩动作信号来自-2至2 n·m。
从环境观测得到的是简化的钟摆灰度图像和钟摆角导数。
奖励 ，在每个时间步长时，为
在这里:
是从直立位置的位移角度。
是位移角的导数。
是前一步的控制力。
有关此模型的更多信息，请参见培训DDPG代理以摇摆和平衡摆动图像观察．
创建环境界面
为摆创建一个预定义的环境接口。
env = rlPredefinedEnv (“SimplePendulumWithImage-Discrete”）;
界面有两个观察。第一次观察，命名为“pendimage”，是50×50灰度图像。
ObsInfo = GetobservationInfo（ENV）;ObsInfo（1）
ans = rlnumericspec与属性：lowermit：0上限：1名称：“Pendimage”描述：[0x0字符串]尺寸：[50 50]数据类型：“双”
第二个观察结果叫做“angularRate”，是摆锤的角速度。
obsInfo (2)
ans = rlnumericspec具有属性：lowermit：-inf上唇：inf name：“Agularrate”描述：[0x0字符串]尺寸：[1 1]数据类型：“double”
该界面有一个离散的动作空间，在这个空间中，agent可以对摆施加5个可能的扭矩值中的一个:-2，-1,0,1，或2 N·m。
actInfo = getActionInfo (env)
属性:Elements: [-2 -1 0 1 2] Name: "torque" Description: [0x0 string] Dimension: [1 1] DataType: "double"
修复随机发生器种子以进行再现性。
RNG（0）
利用深度网络设计器构建评论网络
DQN代理使用批评价值函数表示来估计长期奖励，给定观察和行动。对于这种环境，评论家是一个深度神经网络，具有三个输入（两个观察和一个动作）和一个输出。有关创建深度神经网络值函数表示的更多信息，请参阅创建策略和值函数表示．
您可以通过使用深网络设计师要做到这一点，你首先要为每个观察和动作创建单独的输入路径。这些路径从它们各自的输入中学习较低级别的特性。然后创建一个公共输出路径，该路径将来自输入路径的输出组合起来。
创建图像观测路径
要创建图像观测路径，首先拖动imageInputlayer.来自图书馆库窗格到画布。设置层InputSize到50岁,50岁,1对图像进行观察，并设置归一化到没有任何．
二，拖动一个Convolution2Dlayer.将这个图层的输入和I的输出连接起来mageInputLayer．创建卷积层2过滤器（NumFilters属性)，其高度和宽度为10（FilterSize财产），并使用一步5在水平和垂直方向(步行属性)。
最后，用两组reLULayer和fullyConnectedLayer层。第一个和第二个的输出大小fullyConnectedLayer层数分别为400和300。
创建所有输入路径和输出路径
以类似的方式构造其他输入路径和输出路径。对于此示例，请使用以下选项。
角速度路径(标量输入):
imageInputlayer.——设置InputSize到1，1和归一化到没有任何．fullyConnectedLayer——设置OutputSize到400．reLULayerfullyConnectedLayer——设置OutputSize到300．
动作路径(标量输入):
imageInputlayer.——设置InputSize到1，1和归一化到没有任何．fullyConnectedLayer——设置OutputSize到300．
输出路径：
additionLayer- 将所有输入路径的输出连接到该图层的输入。reLULayerfullyConnectedLayer——设置OutputSize到1对于标量值函数。
从深层网络设计师导出网络
将网络导出到MATLAB工作区，进入深网络设计师， 点击出口．深网络设计师将网络导出为包含网络图层的新变量。您可以使用此图层网络变量创建批评批评表示。
或者，要生成网络的等效MATLAB代码，请单击导出>生成代码．
生成的代码如下所示。
Lgraph = layerGraph（）;templayers = [imageInputlayer（[1 1 1]，“名称”,“angularRate”,“归一化”,“没有”) fullyConnectedLayer (400,“名称”,“dtheta_fc1”) reluLayer (“名称”,“dtheta_relu1”) fullyConnectedLayer (300,“名称”,“dtheta_fc2”));lgraph = addLayers (lgraph tempLayers);templayers = [imageInputlayer（[1 1 1]，“名称”,“扭矩”,“归一化”,“没有”) fullyConnectedLayer (300,“名称”,“torque_fc1”));lgraph = addLayers (lgraph tempLayers);templayers = [imageInputLayer（[50 50 1]，“名称”,“pendimage”,“归一化”,“没有”10) convolution2dLayer ([10], 2,“名称”,“img_conv1”,“填充”,“相同”,“步幅”，[5 5]）剥离器（“名称”,“relu_1”) fullyConnectedLayer (400,“名称”,“批评_theta_fc1”) reluLayer (“名称”,“theta_relu1”) fullyConnectedLayer (300,“名称”,“批评_theta_fc2”));lgraph = addLayers (lgraph tempLayers);tempLayers =[添加图层(3，“名称”,“添加”) reluLayer (“名称”,“relu_2”）全康连接层（1，“名称”,“stateValue”));lgraph = addLayers (lgraph tempLayers);lgraph = connectLayers (lgraph,“torque_fc1”,“添加/ in3”）;lgraph = connectLayers (lgraph,“批评_theta_fc2”,“添加/三机一体”）;lgraph = connectLayers (lgraph,“dtheta_fc2”,“添加/ in2”）;
查看critical网络配置。
图绘制(lgraph)
为使用的批评家表示指定选项rlRepresentationOptions．
criticOpts = rlRepresentationOptions (“LearnRate”，1e-03，“GradientThreshold”1);
使用指定的深神经网络创建批评批评者表示LGRAPH.和选项。您还必须为评论家指定操作和观察信息，这些信息是从环境接口获得的。有关更多信息，请参见rlqvalueerepresentation．
评论家= rlQValueRepresentation (lgraph obsInfo actInfo,......'观察', {'pendimage',“angularRate”}，“行动”, {'扭矩'}, criticOpts);
要创建DQN代理，请首先指定DQN代理选项使用rlDQNAgentOptions．
agentOpts = rlDQNAgentOptions (......“UseDoubleDQN”假的,......“TargetUpdateMethod”,“平滑”,......“TargetSmoothFactor”1 e - 3,......“ExperienceBufferLength”1 e6,......“DiscountFactor”, 0.99,......'采样时间'env。Ts,......'minibatchsize'，64）;代理.epsilongredyexpliation.epsilondecay = 1e-5;
然后，使用指定的评论表示和代理选项创建DQN代理。有关更多信息，请参见rlDQNAgent．
代理= rlDQNAgent(评论家,agentOpts);
火车代理
要培训代理，首先指定培训选项。对于此示例，请使用以下选项。
为大多数5000次剧集运行每个培训，每个剧集持续最多500个时间步长。
在Episode Manager对话框中显示培训进度（设置
绘图选项)，并禁用命令行显示(设置详细的选项假)．当代理在默认的连续五次事件的窗口长度上获得大于-1000的平均累积奖励时，停止训练。在这一点上，代理可以快速平衡摆在直立的位置，使用最小的控制努力。
有关更多信息，请参见rlTrainingOptions．
trainOpts = rlTrainingOptions (......'maxepisodes'，5000，......“MaxStepsPerEpisode”，500，......'verbose'假的,......“阴谋”,'培训 - 进步',......“StopTrainingCriteria”,'AverageReward',......“StopTrainingValue”，-1000）;
您可以通过使用培训或模拟期间可视化摆动系统情节函数。
情节(env)
训练代理人使用火车函数。这是一个计算密集的进程，需要几个小时才能完成。要在运行此示例的同时节省时间，请通过设置加载预制代理doTraining到假．自己训练代理人，设置doTraining到真正的．
doTraining = false;如果doTraining％训练代理人。Trainstats =火车（代理，env，训练）;其他的％负载净化代理。负载(“MATLABPendImageDQN.mat”,'代理人'）;结束
模拟DQN代理
为了验证训练过的代理的性能，在摆环境中模拟它。有关代理模拟的更多信息，请参见rlSimulationOptions和sim卡．
simOptions = rlSimulationOptions (“MaxSteps”, 500);经验= sim (env,代理,simOptions);
TotalReward = Sum（经验.Rward）
totalReward = -888.9802
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