BIA - IFPI Campus Teresina Central Tecnologia Analise e Desenvolvimento de Sistemas - Teresina Central
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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Análise de desempenho e generalização do algoritmo Soft Actor-Critic (SAC) integrado à otimização de trajetória K1999 em veículos autônomos simulados
Autor: Santos, Joao Victor de Sousa
Orientador(a): Araújo, Francisco Marcelino Almeida
metadata.dc.contributor.referee1: Oliveira Junior, Wilson de
metadata.dc.contributor.referee2: Santana, Fernando Castelo Branco Goncalves
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.
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.
Palavras-chave: Aprendizado por Reforço
Soft Actor-Critic (SAC)
AWS DeepRacer
Condução Autônoma
Algoritmo K1999
Cnpq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA::GEOMETRIA E TOPOLOGIA
metadata.dc.language: por
País: Brasil
Editor: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Piauí
Sigla: IFPI
Unidade: Campus Teresina Central
Citação: 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, 2026
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://bia.ifpi.edu.br/jspui/handle/123456789/5746
Data do documento: 2026
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