基于FNN的板球系统轨迹控制方案.pdf

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1、文献标识码：A文章编号：1003．0492(2010)08—0092—02中图分类号：TP273基于FNN的板球系统轨迹控制方案SchemeforTraceControlofBallandPlateSystem赵艳花(1982一)等，本文就基本位置控制和轨迹跟踪问题，提出了模糊多变量控女，河南濮阳人，硕士，助教。现就职于洛制结合神经网络控制方案，并给出了仿真结果和实际系统的控制阳理工学院电气工程与自动化系，主要研究结果，证明了该控制方案的优越性。方向为自动控制、机器人视觉伺服控制。摘要：基于视觉的板球系统

2、是一个典型的多变量、非线性控制对象，本文针对该系统的基本位置控制和轨迹控制问题，提出了模糊多变量控制方法并结合神经网络控制方案，仿真实验结合实际系统实验均实现了其对位置控制和任意运动轨迹控制，验证了控制效果。关键词：板球系统；轨迹控制；模糊多变量控制Abstract：Vision—basedballandplatesystemisatypicalmulti—variablenonlinearsystem．Forthepositionandtracecontrolofthissystem，inthispap

3、erweproposeafuzzymulti—variablecontrolmethodcombinedneuralnetworks．Thesimulationresultandrealsystemresultofpositionandtracecontrolshows图1板球系统示意图thatourschemehasgoodperformance．Kevwords：Ballandplatesystem；tracecontrol；fuzzymulti—variablecontrol2控制策略板球系统球盘x

4、、Y轴相互垂直，球盘具有绕X轴旋转和绕Y轴旋转两个自由度，对应于板绕x轴转动的倾角ql和绕Y轴转动的倾角q2，角度以逆时针为正。l引言板球系统是一个典型的多变量、非线性控制对象，它是杆球系统的扩展，板球系统如图l所示，由平板、小球、CCD摄像机、电机和相应的控制设备组成。两台电机可以分别带动平板倾斜以使小球在其上任意滚动，ccD摄像机是小球位置的检测设备。板球系统是具有两个输入、两个输出的二自由度非线性动态系统，应用直接数字控制(DDC)具有相当大的困难。板球系统的控制问题包括：到点的滚动，以及难度较大的

5、轨迹跟踪和绕障图2板球转角和电机转角之间的关系缸，J化I博览2010年OS~JTU系统可以近．似．分恐解．而成．X方向．和．Y方．向而两．个子系统，分别表示为B(x,x4一gsinx3)I．l0l图3小球从初始位置达到设定位置(50。50)在此基础上做了小球轨迹控制，其中，图a轨迹为从原点出酏一gsin)I+毛发沿着x轴正向往返运动，图b轨迹为从原点出发沿s轨迹运动。0Y=0．o4+0．035s(兀／2)(x／0．015))其中x=0—0．1m，即从原点到100mm。其中：：=【，，，，，，而，】r：‘：

6、[x,x,ql，，，q。d考虑到x方向和y方向的对称性，下面只讨论x方向控制器的设计，y方向控制器与X方向相同，可用同一个控制器。控制器的输入为e=ix,一=【一三上及gl，q。，输出为。ab控制器的第一层为模糊化层，隶属度函数采用高斯函数；图4运动轨迹控制图()为第一层第i个节点的输出丁(xk-c~)(i=(nl，2，即：Pf4结论⋯．20；k=l，2，3，4)板球系统作为典型的多变量、非线性控制对象，对其特性及第二层为=‘’)(i=j=l，2⋯．20)控制方法的研究很有意义。对板球系统的轨迹跟踪问题，

7、本文提第三层为几=Min(yi)出了模糊多变量结合神经网络控制方案，从实验结果看，达到了(k=l，2；n=l，⋯10；j=10(K-1)+n)0．6mm左右的位置控制误差，实现了较为精确的位置控制以及较网络需要训练的参数有，a，∞，为了简化计算，假设所好的轨迹控制效果。有隶属函数的中心值和宽度值都相等，即c，oo。离线训练这些参数，选定代价函数E为最优控制指标函数。因此模糊其他作者：张伟民(1978一)，男，河南洛阳人，硕士，助教，神经网络控制器的参数可以按照梯度法进行离线的训练：现就职于洛阳理工学院电气

8、工程与自动化系，主要研究方向为自¨l罢动控制。c(k+1)：参考文献：。+1)：。)-(x3_OF．[1]王红睿，田彦涛．板球系统的参数自调整反步控$1J[J]，控制与决策2009．05．[2]ZhangXiaomei，ZhengYufan，LuGuoping．Delay2dependentrobustHco其中a为学习率。controlofuncertainMarkovianjumpsystemsovercommunicat