神经网络在仿昆微型飞行机器人控制中的应用

《神经网络在仿昆微型飞行机器人控制中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、制造业自动化神经网络在仿昆微型飞行机器人控制中的应用周建华，颜景平，王姝歆，张志胜(东南大学机械系，南京210096)摘要：分析了拍翅式仿昆微型飞行机器人控制系统的特点，探讨了人工神经网络在飞行机器人控制系统中的应用，提出了一种具有神经辨识器NNI和神经PID控制器NNC的飞行机器人控制系统。关键词：人工神经网络；控制系统；仿昆飞行；机器人中图分类号：TP24文献标识码：A文章编号：1009-0134(2004)02-0040-03Applicationofartificialneuralnetworkforinsect-likefl

2、yingmicrorobotZHOUJian-hua,YANJing-ping,WANGShu-xin,ZHANGZhi-sheng(SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)Abstract:Characteristicofcontrolsystemforinsect-likeflyingmicrorobotwithflappingwingwasanalyzed.Applicationofartificialneuralnetworkforinsect-likeflyingmicrorobotw

3、asdiscussed.Controlsystemwithneuralnetworkidentification(NNI)andneuralPIDcontrol(NNC)wereproposed.Keywords:artificialneuralnetwork;controlsystem;insect-likefly;robot目前，拍翅式仿昆微型飞行机器人已成为微型飞行机器人的主要结构可分为六个单元：通讯飞行器(MAV)研究的一个热点，其在军事上、民单元、控制单元、传感器单元、能源供应单元、动用上均具有广泛的应用前景。英国剑桥大学、

4、美国力系统单元和运动机构单元(图2)。通讯单元主要完加州大学、日本东京大学等都在进行这方面的研究成地面与飞行器的相互通讯，实现地面遥控。控制探索工作[1-3]。随着研究的深入，有关对飞行机器人单元完成对飞行器的控制，可分为轨迹规划和姿态飞行的控制系统的研究成为了其中一个重要的内容。控制两部分。传感器单元用来获得飞行器的空间位仿昆微型飞行机器人的动力学系统不仅具有非线性、置(空间坐标)和姿态(俯仰角、滚动角和倾斜角），控强耦合和时变的特点，而且存在着多种非确定性因制单元利用传感器的信号，对飞行器进行控制，传素。从系统建模角度来看，可以分

5、为系统建模误差感器采用全球定位系统（GPS）获得飞行器的空间(如仿昆微型飞行机器人运动学及动力学参数的非确坐标，用陀螺仪获得飞行器的姿态。能源单元为各定性等)与未建模误差(如空气流动、传动机构非线单元供应动力，最主要是为动力系统供应能源，用性等)两个方面，传统的控制方法很难甚至无法满足燃料电池或采用导线外部供应。动力系统为运动机其控制的要求。近几年来,神经网络理论与应用研究构提供动力，可采用压电双晶片为机构提供动力。得到了迅速发展，神经网络控制已经成为智能控制的一个重要分支，并在控制系统中得到广泛应用。本文主要探讨了神经网络在仿昆微型

6、飞行机器人飞行控制中的应用。图1仿昆飞行机器人3维模型图1仿昆微型飞行机器人模型和结构仿昆微型飞行机器人的3维模型如图1所示，模型主要由机体和翅膀两部分组成。飞行机器人的飞行是通过翅膀拍动产生气动力，克服机体重量和飞行阻力来实现的。图2仿昆飞行机器人结构图收稿日期：2003-08-07基金项目：国家振兴行动计划作者简介：周建华（1963－），男，东南大学博士研究生，研究方向为机器人、机电一体化。【40】第26卷第2期2004-02制造业自动化运动机构用于实现翅膀的拍动，其运动参数可进行络控制能对变化的环境具有自适应性，且成为基本调整以

7、改变其产生的气动力，以改变飞行器的姿态。上不依赖于模型的一类控制，是解决复杂的非线性、2仿昆微型飞行机器人控制系统不确定、不确知系统的控制问题的有效方法。因此，将神经网络控制用于飞行机器人的飞行姿态控制是仿昆微型飞行机器人控制系统可分为轨迹规划较合适的。和姿态控制两部分。轨迹规划用于确定飞行器的飞对于不能精确建立模型的仿昆微型机器人位置行路线，姿态控制用于控制飞行器的飞行姿态。与和姿态的控制，我们采用具有神经辨识器NNI和神传统的固定翼、旋转翼飞行器的控制方法不同，仿经PID控制器NNC的控制方案（图3）[7]。控制目标昆飞行机器人是

8、通过改变翅膀的运动参数，来改变y为飞行器在固定坐标系中的位置(x,y,z)和机体的转左右翅膀产生的升力和前进力，从而改变整个身体角（h,q,y）。的姿态，实现飞行的位置和姿态的控制。这两个控制部分采用分层控制模式。将微型