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机器人设计4000字

来源:免费论文网 | 时间:2016-12-06 15:15:06 | 移动端:机器人设计4000字

篇一:开展智能机器人教学实践活动(4000字)

开展智能机器人教学实践活动,探索学生综合素质的提高

南海实验中学 信息技术组 李宁

论文内容摘要:

大多数学校的机器人教学仅仅围绕比赛而展开,智能机器人作为一种全新的教学平台,它在学科教学中的作用远远没有发挥出来。在比赛中,由于过分追求比赛结果,造成学生学习的主动性和思维的开放性和创造性没有得到充分的体现。我校在“机器人活动与学生综合素质的提高”探索的过程中,经历了从发现现象、探索证实到全面展开研究,到初步成果的体现,证实了中学信息技术与智能机器人教学实践活动能有效提高学生的综合素质,将智能机器人的基础知识和技能纳入中、小学的信息技术课,培养学生的创新精神和综合实践能力的必要性和可行性已经逐趋明朗和成熟。

机器人教育在国外已普遍开展,为了赶超世界教育先进水平,我国大力加强了机器人教育。教育部于2003年调整信息技术课程设置内容,增添了信息技术教育中的人工智能与机器人课程,机器人教育已越来越受到重视。

一、 主要结论与观点

机器人教育是指学习、利用机器人,优化教育效果及师生劳动方式的理论与实践。机器人教学活动是机器人教育的一个重要组成部分。

我校在“机器人教学活动与学生综合素质的提高”探索的过程中,经历了从第二课堂课外小组活动,到全校信息技术课中的全面开设,从单纯的为了竞赛的获奖,提高学校声誉为目的,到提高了学生的综合素质为目的,从发现现象、探索证实到全面展开研究,到初步成果的体现,证实了中学智能机器人教学实践活动能有效提高了学生的综合素质。探索出了一条全面提升全体学生综合素质的新路子。

二、探索过程

(一)在第二课堂中开展机器人课外小组活动,在取得比赛获奖喜悦的同时,意外发现小组全体成员的学科成绩和多方面能力有了很大的提高。

2003年初,一个偶然的机会我得知了佛山市准备派学校参加广东省青少年机器人竞赛,却无人报名的消息,抱着试一试的态度,我在没有任何机器人基础的情况下毅然报了名。学校为此投资1万多元购买了四个机器人及其相关配件、设备。当时受活动场室和设备的限制,我只辅导了四位学生,他们是莫晓龙、戴兆俊、李玎玫和邓帽帆,与其说是辅导其实是共同探讨,因为当时我们没有任何可借鉴的资料,我与学生处于同一起跑线上。学生的对机器人的兴趣极大,老师的边学边教已无法满足同学们的需要,我们一同学习机器人的程序设计,一同探究改装机器人,一同研究比赛方案,许多时候都是学生编出了更好的程序、首先发现一些传感器的特性、想出更好的机器人改装方案。就这样我校成为佛山地区

首批开展机器人活动的学校。经过一个学期的共同努力,当年参加竞赛及获得广东省机器人足球赛第三名,灭火第五名的好成绩,参加全国智能机器人大赛获得机器人足球赛八强(第五名),灭火三等奖(第七名)的成绩。

学校肯定了我们机器人活动的成绩后,2004年正式批准开展课外活动,再投资2万元购买机器人及其相关设备,建立了机器人活动室。成立多个机器人实验小组进行了机器人足球、机器人灭火、机器人创意、机器人舞蹈等多个机器人实验活动,几年来参加智能机器人实验的学生逐年增加,由最初4人已发展到现在的20多人。三年多来,我校结合自己的实际,制订了完备的活动计划和实施方案:课外实验小组每周有固定两节课活动时间以及节假日部分时间。在活动过程中辅导教师尽量避免详细的讲解,只是提出每次活动具体的任务和要求,让学生自己设法解决,只是在涉及到安全等重要方面时教师才重点讲解和亲自操作。因为参加机器人实验的学生都是自主报名参加,对机器人实验具有浓厚的兴趣,积极性较高,通过机器人课外活动同学们普遍可以获得如下感受:

1.自己制作的机器人能够按照设计要求完成动作时的喜悦。

2.从策划,设计到制作,测试等一系列的开发过程均由自己亲手完成的成就感。

3.体验参加机器人竞赛时的紧张与激动的心情。

4.可以向具有无限开发潜力的机器人领域进行永无止境的挑战。

成绩的获得让小选手们振奋不已,莫晓龙同学在校刊上发表文章说:“我渐渐感到,我已经深深的迷上了机器人这一门奇妙的学科。在与老师合作的有利条件下,我以极快的速度迅速了解了机器人单片机、传感器、驱动电路等的性能和工作原理,掌握了重心、摩擦力、光电效应、转动惯量等物理知识,掌握了结构化的程序设计思想,学会了回溯、深度、广度、动态规划、分治、贪心等算法。在这期间,我更惊喜地发现,我的基础学科成绩在迅速提升,从初一时排名总是在二、三十名之间徘徊,到了现在的能够稳居全级前三名的巨大进步!甚至我还在初中生英语能力竞赛中取得了全国一等奖的成绩!这,给我进一步的学习创造了更加有利的条件。”小组的其他同学同样在学科成绩等方面也有了突飞猛进。

这让我为他的巨大进步感到欣喜的同时,不禁思考我们开展的机器人活动除了是第二课堂的教育性、科技性、趣味性活动以及比赛获奖外还能给学生带来了什么更为实质的内涵?

(二)初一初二全面开课,初步形成机器人活动与学生的学习成绩及综合素质的提高方面的课题研究。

机器人小组实验活动取得了较为成功的范例,为进行大规模的实验积累了丰富的经验。2004年下学期,我们使用自己编写了相关的智能机器人校本课程教材,尝试在部分班级的信息技术课程中加入智能机器人教学内容。教学内容包括

认识了解机器人,机器人基本工作原理,主要是机器人的程序设计。时间安排每周两节,共计12周,约24课时。教学方式以任务驱动式,设计有“机器人能做什么?”、“让机器人走一正方形”、“机器人无头苍蝇”、“机器人走迷宫”等20多个任务,让学生每节课完成一个任务,由于设备的限制,我们采用了仿真环境和实体机器人两种活动形式,仿真环境时,两人一个小组,使用实体机器人时6~7人一组。每次实验结束前由组长把实验进度及实验结果及时向指导老师汇报,根据指导老师的意见对机器人或程序进行反复修改,使之进一步地完善,最终把各小组作品作为实验研究成果公开展示,并把设计成熟的作品运用到去参加全国、省、市等各级智能机器人竞赛,看到自己设计制作的机器人能运用在各类机器人比赛中,他们都会有一种成就感和自豪感。成功感是激发学生学习热情的源动力,因此通过展示学生的作品,让他们相互欣赏和评价各自制作的作品,培养学生的鉴赏能力,所以采用成功刺激教学法也是我们机器人教学特色之一。

与此同时我们开始追踪参加机器人活动同学的学科成绩和综合素质的变化。我们发现: 自2003年开展的机器人兴趣小组活动以来,出现了莫晓龙(2007年保送清华大学)等尖子生,他们不仅各科成绩自参加机器人活动后都有大幅度提升,而且性格都变得开朗,思维反应敏捷,动手能力、团结协作能力都有了很大的提高。学生的进步鼓舞我们,跟踪的数据结果也同样令我们惊讶:长期参加机器人活动的学生文化课成绩在全级排名竟无一例外都有很大的进步。

近年来一些以竞赛为主的机器人活动越来越受到师生的质疑,在比赛中,由于过分追求比赛结果,造成教师亲自动手、厂家参与竞争、学生成为傀儡,引起了大家的关注和讨论。机器人活动应该回归它所具有的创新教育的本质。我校清醒地看到这一点,2005年开展了机器人活动与学生的学习成绩及综合素质的提高方面的课题研究,将机器人教学引入课堂,初一初二全面开课,由个别学生参与的课外活动或兴趣小组,普及到更多的学生能够参与其中,以培养学生的综合素质、动手能力和创新能力,开展机器人活动的目的从单纯的为竞赛获奖到为提高全体学生的综合素质,取得了一定的竞赛成果的同时学科教学也获得大面积的丰收,近几年中考的尖子率、重点率、优秀率都有了较大提高,原因是多方面的,但可以肯定与我们开展机器人教学活动有一定联系。

三、通过课题的研究我们得到以下成果:

1、智能机器人教学活动有助于培养学生自主探究学习习惯

以科技教育、素质教育和新课程改革理念为指导,以学生的发展为本,以学生的动手实践为核心,引导学生与智能机器人亲密接触,跟上现代科学技术发展的步伐,走出普通教室,走进机器人实验室,培养学生探究科学奥秘的兴趣,激发学生的好奇心和求知欲,初步养成从事科技探究活动的正确态度;让学生学会选择,学会合作,学会探究,学会创新,培养学生探索质疑、解决问题的能力,

搜集、处理信息的能力,动手操作、主动实践的能力。利用自己所学过的数学、物理、化学、生物和计算机等相关专业的知识,灵活地运用到机器人的实验和制作活动中,是智能机器人科技教育课程与其它学科知识整合的一个突出实例。在机器人制作过程中呈现了既有探究,又有协商;既有质疑, 又有感悟;既有合作,又有个性突现的生动活泼的自主探究模式,让他们学到了许多在常规课堂上学不到的知识。

2、通过“合作学习”培养学生的创新能力

合作学习是指教学过程中进行小组合作探究的一种学习形式。通过讨论、交流等形式,加深每个学生对所学知识的理解。使学生始终有一种参与感,从被动接受转为主动探索。它既能调动学生学习的积极性,又能充分发挥学生之间协调互补的作用。因此,通过合作学习培养学生合作、自主、创新的精神,是整个合作学习的主要目标。

合作学习有利于发挥特长,发展个性,并使每位学生都能在集体中发挥自己的聪明才智。合作学习的形式有利于培养学生的创新精神。根据中学生好胜心强的特点,积极培养勇于思考,勇于探索,勇于创新的人才。我们应更深入研究运用这种方法,有意识地培养学生成为适应社会发展的高素质的“创新型”人才。以“小组合作学习”为途径,对培养学生的创新意识、创新思维及创新人格有着重要的作用。

3、通过机器人实验活动培养学生对多门学科知识的整合能力,普及机器人教育有助于提高学生的综合素质

因为智能机器人的世界是一个丰富多彩、奥妙无穷、令人期待的世界。机器人特色教育将引导学生进入这个激动人心的前沿领域,机器人实验融合了数学、物理、化学、生物、信息技术等多门学科的知识,通过亲手装配、实验、编程和实施机器人项目、参加机器人比赛,直至设计出自己的独特的机器人伙伴,将使同学们获得发自内心的快乐,可以培养学生的动手实践能力、创新思维能力、综合应用能力和团结协作能力;面对新的挑战,通过机器人实验同学们会觉得自己变得很从容、很自信,具有成就感。通过几年的实验研究,智能机器人教学活动在我校已具有较强的示范性和普及性。教学效果较好,深受学生欢迎,在活动的过程中,学生的综合素质得到了提高和发展 ,这与新课标推行的素质教育相吻合,提高学生对所学知识的整合能力和综合素质教育是我们的创新点。

3、在智能机器人的课堂教学中构建快乐教育模式

快乐教育要培养学生“乐于学习”,其核心在于一个“乐”字。学生能够在智能机器人校本课程的学习中“乐”起来,首先是他们把学习机器人制作作为一种乐趣和发自内心的一种愿望,所以他们才会自觉地积极主动地学习。快乐教育是给每一个学生创造成功的机会。成功会使学生建立信心,有了自信心,产生新

的追求,从而获得更大的发展。目标是前进的方向,学生有了明确的目标,就会产生前进的动力,就会促进主动地发展,因此要鼓励学生不断树立新的奋斗目标,并通过艰苦的努力去实现。这些做法极大地调动了学生的内部动力,促进了他们的主动发展。学生所进行智能机器人制作实验,是自由式和开放式的学习,他们在制作机器人的过程中“玩”出了乐趣,所以他们才会如此痴迷地、快乐地完成每天的“作业”。看到自己设计制作的机器人能出色地完成一系列的动作和任务,或在各类机器人比赛中获了大赛,他们都会有一种成就感和自豪感。所以在智能机器人校本教研活动中,学生能否取得成功是构建快乐教育模式的原动力。

4、智能机器人校本课程的开发可以促进教师的专业发展

促进教师的专业发展,可以借校本课程开发来实践这个平台。校本课程的开发,改变了教师的传统角色,使教师从原来的国家课程实施者转变为校本课程的编制者、实施者、评价者,真正成为了教育活动的主体。教师在开发校本课程的实践同时,自身也获得了一定程度的专业发展。在教学过程中结合学生的需求,编写了《科学与艺术——智能机器人活动》校本课程的教材,在指导学习训练的同时,通过自身学习,自身的知识水平也得到了大幅度的提升,达到了教学相长之功效。

通过本课题的研究,是对传统的教学模式进行改革的尝试,注重培养学生的实践动手能力和创新思维能力,在科技教育、素质教育和新课程理念下构建学生自主探究、合作学习和快乐教育的新型教学模式。试验取得了初步成功。

篇二:机器人课程设计报告

苏 州 市 职 业 大 学

课程设计说明书

名称

2012年12月31日 至 2013年1月4日 共 1 周

院 系 电子信息工程系

班级 10电气3

姓名 谢士强

学号

系 主 任 张红兵

教研室主任 邓建平

指导教师 宋佳

目录

第一章 绪论 ..................................................................................................................................... 2

1.1课程设计任务背景 ............................................................................................................ 2

1.2课程设计的要求 ................................................................................................................ 2

第二章硬件设计 ............................................................................................................................... 3

2.1 结构设计 ............................................................................................................................ 3

2.2电机驱动 ............................................................................................................................. 4

2.3 传感器 ................................................................................................................................ 5

2.3.1光强传感器 ............................................................................................................ 5

2.3.2光强传感器原理 ...................................................................................................... 6

2.4硬件搭建 ............................................................................................................................ 6

第三章 软件设计 ............................................................................................................................. 8

3.1 步态设计 ............................................................................................................................ 8

3.1.1步态分析: ............................................................................................................ 8

3.1.2程序逻辑图: .......................................................................................................... 9

3.2 用NorthStar设计的程序 .................................................................................................. 9

第四章 总结 ................................................................................................................................... 11

第五章 参考文献 ........................................................................................................................... 12

第一章 绪论

1.1课程设计任务背景

机器人由机械部分、传感部分、控制部分三大部分组成.这三大部分可分成驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人一环境交互系统、人机交互系统、控制系统六个子系统现在机器人普遍用于工业自动化领域,如汽车制造,医疗领域,如远程协助机器人,微纳米机器人,军事领域,如单兵机器人,拆弹机器人,小型侦查机器人(也属于无人机吧),美国大狗这样的多用途负重机器人,科研勘探领域,如水下勘探机器人,地震废墟等的用于搜查的机器人,煤矿利用的机器人。如今机器人发展的特点可概括为:横向上,应用面越来越宽。由95%的工业应用扩展到更多领域的非工业应用。像做手术、采摘水果、剪枝、巷道掘进、侦查、排雷,还有空间机器人、潜海机器人。机器人应用无限制,只要能想到的,就可以去创造实现; 纵向上,机器人的种类会越来越多,像进入人体的微型机器人,已成为一个新方向,可以小到像一个米粒般大小;机器人智能化得到加强,机器人会更加聪明

1.2课程设计的要求

设计一个机器人系统,该机器人可以是轮式、足式、车型、人型,也可以是仿其他生物的,但该机器人应具备的基本功能为:能够灵活行进,能感知光源、转向光源并跟踪光源;另外还应具备一项其他功能,该功能可自选(如亮灯、按钮启动、红外接近停止等)。

具体要求如下:

1、 根据功能要求进行机械构型设计,并用实训套件搭建实物。

2、 基于实训套件选定满足功能要求的传感器;

3、 设计追光策略及运动步态;

4、 用NorthStar设计完整的机器人追光程序;

5、 调试;

6、 完成课程设计说明书,内容:方案设计、硬件搭建过程(附照片)、控制

算法流程、程序编写、调试结果、心得体会。

第二章硬件设计

机器人的硬件主要包括主控板、电机以及传感器。我们需要搭建的系统就是一个能自动平衡的机器人,并不需要能够载人,所有Segway的系统对我们而言是有参考价值的,根据设计是系统要求,该方案的选材及控制如下。

2.1 结构设计

1) MultiFLEX2-AVR控制器,1块;

2) 多功能调试器和线,1套;

3) 光强传感器,2个;

4) 舵机,8个;

5) 连接件,若干。

舵机:

控制器: 图2.1舵机

图2.2控制器

2.2电机驱动

驱动系统是向机械结构系统提供动力的装置。采用的动力源不同,驱动系统的传动方式也就不同。驱动系统的传动方式主要有四种:液压式、气压式、电气式和机械式。电力驱动是目前使用最多的一种驱动方式,其特点是电源取用方便,响应快,驱动力大,信号检测、传递、处理方便,并可以采用多种灵活的控制方式,驱动电机一般采用步进电机或伺服电机,目前也有采用直接驱动电机,但是造价较高,控制也较为复杂。

电动机也称电机(俗称马达),在电路中用字母“M”(旧标准用“D”)表示。它的主要作用是产生驱动转矩,作为用电器或各种机械的动力源。电动机按结构及工作原理可分为直流电动机,异步电动机和同步电动机。同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同布电动机。异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。

舵机是遥控模型控制动作的动力来源,不同类型的遥控模型所需的舵机种类也随之不同。

舵机主要是由外壳、电路板、无核心马达、齿轮与位置检测器所构成。其工作原理是由接收机发出讯号给舵机,经由电路板上的IC判断转动方向,再驱动无核心马达开始转动,透过减速齿轮将动力传至摆臂,同时由位置检测器送回讯号,判断是否已经到达定位。位置检测器其实就是可变电阻,当舵机转动时电阻值也会随之改变,藉由检测电阻值便可知转动的角度。一般的伺服马达是将细铜线缠绕在三极转子上,当电流流经线圈时便会产生磁场,与转子外围的磁铁产生排斥作用,进而产生转动的作用力。

伺服电动机又称执行电动机,在自动控制系统中,用作执行元件,把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类,其主要特点是,当信号电压为零时无自转现象,转速随着转矩的增加而匀速下降,伺服电机内部的转子是永磁铁,驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场,转子在此磁场的作用下转动,同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器,驱动器根据反馈值与目标值进行比较,调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度(线数)。

篇三:智能控制研究报告 (4000字)

智能控制理论研究报告

一、绪论

随着计算机、材料 、能源等现代科学技术的迅速 发展和生产系统规模不断扩大 , 形成了复杂的控制系统 ,导致了控制对象、控制器、控制任务等更加复杂。与此同时 , 对自动化程度的要求也更加广泛 ,面对来 自柔 性控 制系 统 ( fms) 、智能 机器 人系 (irs) 、数 控 系 统 ( cns) 、计 算 机 集 成 制 造 系 统(cims 等复杂系统的挑战 , 经典的与现代的控制理)论和技术已不适应复杂系统的控制 。

智能控制是在控制论 、信息论 、人工智能 、仿生学、神经生理学及计算机科学发展的基础上逐渐形成的一类高级信息与控制技术。智能控制突破了传统控制理论中必须基于数学模型的框架 ,它基本上按实际效果进行控制 ,不依赖或不完全依赖于控制对象的数学模型 ,又继承了人类思维的非线性特性 。某些智能控制方法还具有在线辨识、决策或总体自寻优的能力和分层信息处理 、决策的功能

二、国内外研究现状:

2.1国际

1965年,k.s.fu(傅京孙)首先提出把人工智能的直觉推理规则方法用于学校控制系统。1966年mendel进一步在空间飞行器学习系统研究中提出了人工智能控制概念。1967年,leondes等人首先正式使用“智能控制”一词。此后智能控制开始逐渐发展。1987年在费城进行的第一次国际智能控制会议,标志着智能控制开始成为一个崭新的学科。

近年来,智能控制理论与智能化系统发展十分迅速。其中代表性的理论有专家系统,模糊逻辑控制、神经网络控制、基因控制即遗传算法、混沌控制、小波理论、分层递阶控制、拟人化智能控制、博弈论等。著名的控制理论权威专家austrom在其“智能控制的方向”一文中指出:模糊逻辑控制,神经网络与专家系统是典型的智能控制方法。

2.2国内

智能技术在国内也受到广泛重视,中国自动化学会等于1993年8月在北京召开了第一届全球华人智能控制与智能自动化大会,1995年8月在天津召开了智能自动化专业委员会成立大会及首届中国智能自动化学术会议,1997年6月在西安召开了第二届全球华人智能控制与智能自动化大会。

近年来,智能控制技术在国内外已有了较大的发展,己进入工程化,实用化的阶段.但作为一门新兴的理论技术,它还处在一个发展时期.然而,随着人工智能技术,计算机技术的迅速发展,智能控制必将迎来它的发展新时期。

三、智能控制系统的分支

1.神经网络

神经元的数学模型是1943年由mccmlach和ltts两位科学家首先提出的:神经网络理论的发展经受了不平凡的历程,其真正的发展期应该是在韵年代以后_尤其在1986年发表了感知器网络的学习算法,“后,神经网络的应用前景更加开阔:同时,它也为神经网络控制创造了必要的条件:神经网络控制是模拟人脑的结构和工作机理对系统实现控制_神经网络的主要特点是具有学习能力、并行计算能力和非线性映射能力:充分利用神经网络的这些能力来解决众多非线性、强祸合和不确定性系统的控制同题是神经控制论研究的主要课题。神经网络模型的种类繁多,但在神经控制论中得到广泛应用的神经网络模型并不富有。目前主要有:多层前向传波网络{mlp),小脑模型{gmac)、回归神经网络、径向基网络(1tbf)等下面就神经控制论的三大问题进行讨论。

2.模糊控制

模糊逻辑拉制沦于1965年由扎德教授首先提出。它的主要思想是吸取气类思维具有模糊性的特点,通过模糊逻辑推理来实现对众多不确定性系统的有效控制。如果说.传统的控制是

从被控对象的数学结构上去考虑进行控制的。那么,模糊控制是从人类智能活动的角度和基础上去考虑实施控制的.其设计的核心是模糊控制规则和隶属度函数的确定。经典的模糊逻辑控制器的隶属度函数、控制规则都是根据经验预先总结出来的。控制过程中没有对规则进行修正功能,不具备学习和适应能力。但仍然在许多场合.如炉窑控制、化工过程控制、水处理、家电等得到广泛的应用。同时。多种改进的或夏合的模糊控制器也不断涌现.如模糊日。调节器、模糊专家拧制器、模糊自适应控制器.模糊神经网络控制器等。此外,模糊系统建模、模糊控制器的稳定性分析、模糊控制器的鲁棒性设计等一些热点和难点问题也都取得了进展。模糊拄制已经进人一个新阶段。

3.专家控制

专家控制(expert control)是智能控制的一个重要分支,又称专家智能控制。所谓专家控制,是将专家系统的理论和技术同控制理论、方法与技术相结合,在未知环境下,仿效专家的经验,实现对系统的控制。专家控制试图在传统控制的基础上“加人”一个富有经验的控制工程师,实现控制的功能,它由知识库和推理机构构成主体框架,通过对控制领域知识(先验经验、动态信息、目标等)的获取与组织,按某种策略及时地选用恰当的规则进行推理输出,实现对实际对象的控制。

四.神经网络的应用

bp神经网络

1986年,rumelhart等提出了误差反向传播神经网络,简称bp网络(back propagation),该网络是一种单向传播的多层前向网络。

误差反向传播的bp算法简称bp算法,其基本思想是梯度下降法。它采用梯度搜索技术,以期使网络的实际输出值与期望输出值的误差均方值为最小。

1. bp网络特点

(1)是一种多层网络,包括输入层、隐含层和输出层;

(2)层与层之间采用全互连方式,同一层神经元之间不连接;

(3)权值通过δ学习算法进行调节;

(4)神经元激发函数为s函数;

(5)学习算法由正向传播和反向传播组成;

(6)层与层的连接是单向的,信息的传播是双向的。

2.bp网络结构

含一个隐含层的bp网络结构如图所示,图中 为输入层神经元,为隐层神经元,为输出层神经元。

3. bp网络的逼近

bp网络逼近的结构如图所示,图中k为网络的迭代步骤,u(k)和y(k)为逼近器的输入。bp为网络逼近器,y(k)为被控对象实际输出,yn(k)为bp的输出。将系统输出y(k)及输入u(k)的值作为逼近器bp的输入,将系统输出与网络输出的误差作为逼近器的调整信号。

五、智能控制存在的问题

智能控制以其优越的控制性能逐渐步入了工程界并得到广泛的应用。然而在智能控制的实现方面,还存在很多问题有待解决。具体表现在:(1)扩宽实际应用范围,提高实时控制能力问题。(2)解决知识获取和优化的瓶颈问题,特别是动态系统的知识获取和分类。(3)对智能控制学习研究的问题。(4)各种智能控制方法结合以及同传统控制方法结合研究问题。(5)数值和符号之间的计算问题。目前,在数值和符号之间的计算尚未有一个成型的规则。(6)智能控制的鲁棒性问题缺乏严格的数学推导。(7)如何研究解耦问题,简化控制算法。(8)研究新型智能控制硬件和软件问题。目前,智能控制的研究往往缺少较好的软件环境,

硬件方面存在的问题更大。

六、智能控制的发展前景

智能控制的研究虽然取得了一些成果,但实质性进展甚微,理论方面尤为突出,应用则主要是解决技术问题,对象具体而单一。子波变换、遗传算法与模糊神经网络的结合,以及混沌理论等,将成为智能控制的发展方向。智能控制发展的核心仍然是以神经网络的强大自学习功能与具有较强知识表达能力的模糊逻辑推理构成的模糊逻辑神经网络。

要做到智能自动化,把机器人的智商提高到智人水平,还需要数十年。微电子学、生命科学、自动化技术突飞猛进,为21世纪实现智能控制和智能自动化创造了很好的条件。对这门新学科今后的发展方向和道路已经取得了一些共识:

(1)研究和模仿人类智能是智能控制的最高目标;(2)智能控制必须靠多学科联合才能取得新的突破;(3)智能的提高,不能全靠子系统的堆积,要做到“整体大于组分之和”,只靠非线性效应是不够的。

为了达到目标,不仅需要技术的进步,更需要科学思想和理论的突破。很多科学家坚持认为,这需要发现新的原理,或者改造已知的物理学基本定理,才能彻底懂得和仿造人类的智能,才能设计出具有高级智能的自动控制系统。科学界要为保障人类和地球的生存和可持续发展做出必须的贡献,而控制论科学家和工程师应当承担主要的使命。

参考文献

1.孙增圻,《智能控制理论和技术》,清华大学出版社,2000

2.李人厚,《智能控制理论和方法》,西安电子科技大学出版社,2001

3.李士勇,模糊控制-神经控制和智能控制论.哈尔滨工业大学出版,1996

4.钱学森著. 戴汝为议.工程控制论. 北京:科学出版社,1958

5.王永骥,涂健.神经元网络控制 m .北京:机械工业出版社,1998.


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