Управление роботами на основе быстроменяющейся информации

• Автор: Заединов, Руслан Вильданович
• Шифр специальности: 05.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 249 с. : ил

Содержание

Введение
1. Современные состояние методов предсказания и управления по предсказанию. Требования, предъявляемые к сенсорной и управляющей системам
1.1. Развитие и современное состояние нейросетевых методов управления
1.1.1. Исторический обзор
1.1.2. Биологические нейронные сети
1.1.3. Модель технического нейрона
1.1.4. Архитектуры искусственных нейронных сетей
1.1.5. Обучение искусственных нейронных сетей
1.1.6. Многослойные персептроны
1.2. Требования к сенсорной и управляющим системам игрового тренажера
1.2.1. Требования к сенсорной системе
1.2.2. Требования к системе управления
1.3. Выводы
2. Предсказание состояния динамического объекта
2.1. Метод фильтрации и формирования оценки предсказания
2.1.1. Постановка з адачи
2.1.2. Метод решения
2.1.3. Выбор начальных условий
2.2. Предсказание состояния линейной нестационарной системы
2.3. Предсказание состояния нелинейной системы
2.4. Выводы
3. Управление манипулятором на основе предсказания состояния внешней среды

3.1. Метод полиномиальной интерполяции
3.1.1. Решение задачи планирования траектории методом полиномиальной интерполяции..!
3.1.2. Моделирование процесса управления манипулятором
3.2. Нейросетевой метод планирования траектории
3.2.1. Постановка задачи нейросетевого планирования траектории
3.2.2. Вывод основных кинематических соотношений манипулятора
3.2.2.1. Прямая задача о положении
3.2.2.2. Обратная задача о положении
3.2.2.3. Прямая задача о скорости
3.2.2.4. Обратная задача о скорости
3.2.3. Алгоритм обучения нейронной сети
3.2.3.1. Алгоритм обратного распространения ошибки
3.2.3.2. Модификация алгоритма обратного распространения ошибки
3.2.3.3. Инициализация весов нейронной сети
3.2.4. Экспериментальные исследования нейронной сети
3.3. Выводы
4. Вспомогательное математическое обеспечение
4.1. Вывод уравнений удара
4.2. Трехмерная калибровка системы технического зрения
4.2.1. Погрешности в трехмерных видеосистемах
4.2.2. Модель видеокамеры
4.2.3. Вывод уравнений калибровки
4.2.4. Решение уравнений калибровки
4.3. Восстановление трехмерных координат по двумерным
4.4. Выводы
5. Вопросы реализации

5.1. Аппаратная конфигурация
5.2. Управление интерфейсом видеозахвата
5.3. Вычислительные процессы
5.3.1. Подсистема калибровки
5.3.2. Подсистема двумерного слежения
5.3.3. Подсистема предсказания
5.4. Выводы
Заключение
Список использованных источников
Приложение А. Исходный код моделирования алгоритма фильтрации и
формирования оценок предсказания для пакета МабЬАВ
Приложение Б. Исходный код моделирования нейросетевого алгоритма
планирования траектории
Приложение В. Исходный код основных функций стерео системы технического зрения
Масса мяча 2,7 г., его диаметр 40 мм.
Для планирования траектории возврата мяча в процессе игры необходимо отслеживать не только трехмерные декартовы координаты мяча, но и его скорость. Отслеживание скорости предполагает не только ее непрерывное оценивание, но и скачкообразное изменение оценки вектора скорости при ударе о стол или о ракетку. Скачкообразное изменение оценки скорости при ударе необходимо для планирования траектории возврата мяча после удара о ракетку, а также для более эффективного отслеживания декартовых координат мяча после его удара о стол. Для определения направления и величины скорости мяча после удара необходимо использовать коэффициент восстановления. Для данной задачи коэффициент восстановления может быть определен экспериментально. Но для случая удара о стол его можно вычислить и на основании правил. В правилах определено, что, будучи свободно отпущенным на высоте 30 см над столом, мяч, ударившись о стол, должен подняться на высоту 23 см. Из этих данных можно получить значение коэффициента восстановления при ударе мяча о стол. Коэффициент восстановления определяется как отношение модулей нормальных составляющих скорости точки в конце и в начале удара [7]. Для определения коэффициента восстановления воспользуемся соотношением между скоростью и высотой точки при свободном падении:
где g — ускорение свободного падения, к — высота точки, V — ее скорость. Тогда из определения коэффициента восстановления имеем:
Коэффициент восстановления при ударе о ракетку был определен экспериментально. Он составляет: