遗传算法在仿人智能控制中的应用

《遗传算法在仿人智能控制中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、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，当通过机械手推动，在制造工业中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

2、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

3、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，可以考虑非驱动关节的设计又或者在某些低成本的应用场合，使用不需要驱动单元的非驱动关节意味着大大节约成本欠驱动系统是难于控制的，主要原因在于系统中存在欠驱动的关节。传统的控制理论，像基于传递函数的经典控制理论和基于状态空间法的现代控制理论，对于欠驱动系统的控制难以达到令人满意的控制效果因为欠驱动系统大多属于大范围内的非线性系统，在整个运动空间内，其数学模型无法描述为线性系统的形式，当然也就无法应用传统控制理论的系统

4、分析以及综合方法为了解决欠驱动系统的控制问题，学者们探讨并提出了各种不同的控制理论和控制方法等人给出了欠驱动系统二阶非完整的充分条件，并指出如果缺少重力的作用，通过任何光滑的反馈控制，都不能使系统稳定到平衡位置在文献中，等人探讨了一种平面类型欠驱动机械手的控制问题机械手的第三关节为完全的欠驱动结构，在该关节上既没有驱动电机也没有制动装置。作者通过构造机械手从任意初始状态到任意期望状态的运动轨迹，巧重庆大学硕士学位论文妙地利用转动和平动的特性，实现了这种类型机械手的控制该工作的突出贡献是通过构造机械手的运动

5、轨迹，实现了这种类型机械手的控制，为欠驱动系统控制的研究提出了一个新的方向。在文献中，等人设计了一种仅有两个输入但个关节能控的机械手该机械手采用了一种遭受非完整限制的传动装置，能够把输入的速度传递到欠驱动的关节这种类型机械手的控制通过普通的控制方法就可以实现在该文中，不同于传统的研究方法一一存在非完整的系统，然后为这些系统发展控制理论，作者通过实践的方法指出非完整的限制能够被用来设计可控和稳定的系统为了解决高尔夫球机器人大力击球的控制问题，明爱国等人推荐了一种最优轨道的生成方法，通过比较小的控制力矩实现了

6、机器人的大力击球动作其研究思路和文献的有些相似之处在关于小车倒立摆倒立稳定控制的研究中，张明廉等人于年基于以“广义归纳”和“拟人”为核心的“拟人智能控制理论”，成功地实现了小车三级倒立“”摆的倒立平衡控制其突出贡献在于在控制中引入了人工智能中的广义规约的问题求解方法，将待求解的复杂问题分解成复杂程度较低的若干问题的集合，再将这些集合分解成更简单问题的集合，通过类似的方法，最终得到一个本原问题的集合通过解决本原问题，从而最终解决面对的复杂问题“”，、李德毅等人通过其独创的所谓的云控制方法实现了一级二级和三级

7、小车倒立摆的多种不同动平衡姿态的控制正如作者自，己所言这种拟人控制，，、—云控制方法不要求给出被控对象精确的数学模型仅仅根据人的经验感觉和逻辑判断，将人用自然语言值定性表达的控制经验通过语言原子和云模型转换到语言控制器中，就能解决非线性问题和不确定性问题在文献中，李洪兴、苗志宏等人应用变论域自适应模糊控制的方法在国际上首次实现了小车四级摆的倒立平衡控制，为了实现倒立的摆起倒立控制入和引入了基于能量控制的方法，并且指出如果倒立摆转轴的最大加速度，那么倒立摆能够被摆起到竖直向上的平衡位置附近，仅仅通过一次摆动

8、和两次控制信号的切换如果，那么通过一次摆动也能实现倒立摆的摆起倒立，但是控制信号必须被切换次如果到，那么倒立摆必须经过多次摆动才能实现其摆起倒立这里表示重力加速度是一种和小车倒立摆驱动方式不同的欠驱动系统的简化模型小车倒立摆通过小车的运动增加摆杆的能量，摆杆之间是欠驱动结构的骸关节为主动关节，手部关节为被动关节，机器人的摆起倒立控制主要是主动关节的运绪论动，通过藕合作用带动被动关节运动，最终实现机器人的摆起倒立控制尽管如此，和