Análise de desempenho e generalização do algoritmo Soft Actor-Critic (SAC) integrado à otimização de trajetória K1999 em veículos autônomos simulados

dc.contributor.advisor1 Araújo, Francisco Marcelino Almeida
dc.contributor.advisor1Lattes http://lattes.cnpq.br/4308842626023929pt_BR
dc.contributor.referee1 Oliveira Junior, Wilson de
dc.contributor.referee1Lattes http://lattes.cnpq.br/6266453388228140pt_BR
dc.contributor.referee2 Santana, Fernando Castelo Branco Goncalves
dc.contributor.referee2Lattes http://lattes.cnpq.br/7801051159658130pt_BR
dc.creator Santos, Joao Victor de Sousa
dc.creator.Lattes http://lattes.cnpq.br/3392029071774442pt_BR
dc.date.accessioned 2026-08-04T19:41:09Z
dc.date.available 2026-08-04T19:41:09Z
dc.date.issued 2026
dc.description.abstract The development of simulated autonomous vehicles (AWS DeepRacer) faces the challenge of convergence instability and the high exploratory cost inherent to the Soft Actor-Critic (SAC) algorithm in continuous action spaces. This work evaluates the impact of integrating geometric trajectory optimization (K1999) as a structured guide for SAC exploration, aiming to mitigate initial exploratory chaos and geometric overfitting. The AWS cloud environment was used to train two SAC models for 6 hours each: a control (centerline) and a proposed model (K1999). The reward func- tion incorporated exponential distance and velocity decay to the ideal line. Results show that the K1999 model mitigated exploratory chaos, consolidating its optimal policy 74 iterations earlier than the baseline. In zero-shot generalization tests on an unseen track, the approach reduced collisions by approximately 66% and cut the lap time in half. In conclusion, injecting pre-calculated heuristics reduces unproductive entropy and prevents catastrophic failures of SAC, although the model still exhibits residual rates of overfitting when dealing with entirely unknown scenarios.pt_BR
dc.description.resumo O desenvolvimento de veículos autônomos simulados (AWS DeepRacer) enfrenta o desafio da instabilidade de convergência e do elevado custo exploratório inerentes ao algoritmo Soft Actor-Critic (SAC) em espaços de ação contínuos. Este trabalho propõe avaliar o impacto da integração da otimização geométrica de trajetória (K1999) como um guia estruturado para a exploração do SAC, visando mitigar o caos exploratório inicial e o sobreajuste (overfitting) geométrico. Utilizou-se o ambiente em nuvem da AWS para treinar dois modelos SAC por 6 horas cada: um controle (trajetória central) e um proposto (K1999). A função de recompensa incorporou decaimento exponencial de distância e velocidade à linha ideal. Os resultados indicam que o modelo K1999 mitigou o caos exploratório, consolidando sua política ótima 74 iterações antes da linha de base. Em testes de generalização (zero-shot) em pista inédita, a abordagem reduziu as colisões em aproximadamente 66% e o tempo de volta pela metade. Conclui-se que a injeção de heurísticas pré- calculadas reduz a entropia improdutiva e previne falhas catastróficas do SAC, embora o modelo ainda apresente taxas residuais de overfitting ao lidar com cenários totalmente desconhecidos.pt_BR
dc.identifier.citation SANTOS, Joao Victor de Sousa. Análise de desempenho e generalização do algoritmo soft actor-critic (SAC) integrado à otimização de trajetória k1999 em veículos autônomos simulados. Orientador: Francisco Marcelino Almeida de Araújo. 2026. 10 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Tecnologia em Análise e Desenvolvimento de Sistemas) - Instituto Federal do Piauí, Campus Teresina Central, Teresina, 2026pt_BR
dc.identifier.uri https://bia.ifpi.edu.br/jspui/handle/123456789/5746
dc.language porpt_BR
dc.publisher Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Piauípt_BR
dc.publisher.country Brasilpt_BR
dc.publisher.department Campus Teresina Centralpt_BR
dc.publisher.initials IFPIpt_BR
dc.rights Acesso Abertopt_BR
dc.subject Aprendizado por Reforçopt_BR
dc.subject Soft Actor-Critic (SAC)pt_BR
dc.subject AWS DeepRacerpt_BR
dc.subject Condução Autônomapt_BR
dc.subject Algoritmo K1999pt_BR
dc.subject.cnpq CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICApt_BR
dc.subject.cnpq CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA::GEOMETRIA E TOPOLOGIApt_BR
dc.title Análise de desempenho e generalização do algoritmo Soft Actor-Critic (SAC) integrado à otimização de trajetória K1999 em veículos autônomos simuladospt_BR
dc.type Trabalho de Conclusão de Cursopt_BR

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