遗传算法在仿人智能控制中的应用.pdf

中文摘要
摘要
欠驱动系统的控制, 在工程技术领域, 例如宇宙空间站、核电站、空间机器
人领域等, 有着广泛的应用背景。欠驱动系统是难于控制的, 主要是由于其欠驱
动的本质一一控制输入的维数小于构成系统广义坐标的维数为了解决欠驱动系
统的控制问题, 研究者们从不同的角度出发, 针对具体问题, 提出了各种各样的
控制理论和控制方法然而, 这些方法大多都有很强的局限性, 即只适合于解决
某种类型的特殊问题, 不具有普适的意义。面向复杂对象的控制, 李祖枢教授等
人将其独创的基于动觉智能图式的仿人智能控制理论应用于欠驱动系统的控制,
为欠驱动系统控制问题的解决提供了一种可行的方法当应用基于动觉智能图式
的仿人智能控制理论解决复杂对象的控制问题时, 存在的主要问题之一是控制器
的性能优化。因为随着系统复杂性的提高, 仿人智能控制器的结构变得更加复杂,
控制器的性能优化, 即使是某些专家, 也存在着一定的困难受生物学的启发,
本文提出从进化的角度解决仿人智能控制器的性能优化问题
在基于进化的思想解决仿人智能控制器控制参数优化的过程中, 本文进行了
以下的研究
遗传算法和仿人智能控制在生物学上的联系
提出了一种改进的遗传算法
探讨了复杂系统的建模问题
以体操机器人摆起倒立控制仿人智能控制器的控制参数优化为例, 详细
介绍了基于改进遗传算法的仿人智能控制器控制参数的优化方法
实践证明, 基于进化的思想解决仿人智能控制控制参数的优化问题是一种行
之有效的方法
关键词复杂系统, 基于动觉智能图式的仿人智能控制理论, 改进的遗传算
法, 模型的建立, 控制参数的优化
重庆大学硕士学位论文
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英文摘要
重庆大学硕士学位论文
目录
摘要……
……
绪论……
课题的背景
基于动觉智能图式的仿人智能控制及其存在的问题
本文主要研究内容
论文的构成
本章小结
基于动觉智能图式的仿人智能控制与遗传算法……
基于动觉智能图式的仿人智能控制器的结构描述
从进化角度理解的仿人智能控制器的优化
遗传算法巧
本章小结
遗传算法的改进……
采用混合编码方式产生初始种群
选择操作
可变精度的交叉操作
通过正交试验产生一个较好的子孙
混合变异
复制操作
集成动态编码思想的反馈式突变
适应度函数的非线性变换
改进遗传算法的算法步骤
本章小结
复杂对象模型的建立……
系统辨识概述
三关节单杠体操机器人等效动力学模型的建立犯
复杂对象模型的建立方法
本章小结
目录
仿人智能径制器的径制参数优化……
仿人智能控制器的设计方法
仿人智能控制器控制参数的评价准则
体操机器人摆起倒立控制仿人智能控制器的控制参数优化
仿人智能控制器的控制参数优化方法
本章小结
结论与展望……
致谢……
参考文献……
附录……
绪论
绪论
课题的背景
欠驱动系统是一类非完整约束系统, 其主要特征是控制输入的维数小于构成
系统广义坐标的维数。在工程技术领域, 欠驱动系统有着广泛的应用背景
在制造工业中, 当通过机械手推动比较重的物体时, 如果机械手自身的推力
不足以完成任务时, 那么在这种情况下, 机械手为一个欠驱动系统这时如果利
用惯性, 使机械手以较大的初速度去推动物体, 就有可能完成预期的目标任务
这种通过利用惯性扩大机械手应用范围的方式, 从某种意义上说也节约了成本
在远程遥控或者某些危险场合, 例如宇宙空间站、核电站辐射区, 深海作业
区等, 机械手的驱动关节失灵而又无法更换造成系统的欠驱动, 这时如果将其作
为欠驱动关节处理而又能满足应急之需, 实际意义重大在存在人机交互的领域,
为了保证人类的安全, 某些时候机器人的关节会被切换到被动状态, 为了使机器
人在这种情况下仍然能够完成预期的任务, 一种可行的方法是采用欠驱动控制
文献给出了一个应用实例
在空间机器人领域, 将有效载荷送上卫星运行轨道是非常昂贵的, 而空间作
业又常常要求机械手有足够的灵活性和冗余度在微重力环境下, 机械臂可以使
用高强度碳纤维等重量轻的材料, 但驱动关节目前还无法做的非常轻巧, 在能够
完成要求动作的前提下使用欠驱动关节可以大大减轻重量对于某些结构紧凑,
无需安排驱动装置, 但是其动作又对自由度提出一定要求的机构,