計算機(jī)控制系統(tǒng)課程論文(參考版)
2025-06-25 15:24本頁面
【正文】 （具體參見“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及遺傳算法介紹”）。遺傳算法實質(zhì)上是一個迭代過程，首先隨機(jī)形成初始種群，種群規(guī)模固定為N，接著進(jìn)行迭代，每次迭代都保留一組候選解，形成一個新種群，按照解的優(yōu)劣進(jìn)行排序，并按某種指標(biāo)從中選出一些解，進(jìn)行繁殖、交叉和變異等操作，產(chǎn)生新一代的候選解，重復(fù)此過程，直到滿足某種收斂指標(biāo)，求出最優(yōu)解或準(zhǔn)最優(yōu)解為止。為了更好地完成大規(guī)模數(shù)據(jù)處理，我們引進(jìn)了“遺傳算法”。多層前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一個有力的學(xué)習(xí)系統(tǒng)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一個具有高度非線性的超大規(guī)模連續(xù)時間自適應(yīng)信息處理系統(tǒng)。 最后，我們的課題進(jìn)入了程序控制的仿生，在這一點上，無疑是最誘人、而且最有難度的，誰都知道人類大腦的高效和快捷，但是大家也知道人類大腦的復(fù)雜性。（注：直棒對機(jī)器人幾乎沒有支撐作用，所以雙輪平衡的性質(zhì)沒有改變。但也有缺陷，這種方案要求地面平整，不然也會引起錯誤的判斷。 角度傳感器連接直棒，直棒的一端置于水平面上，當(dāng)機(jī)器人側(cè)傾時，角度會發(fā)生變化，而這個變化在可控范圍內(nèi)也是隨側(cè)傾程度而線性變化的。 不過在感知方式上的探索倒給了我們意想不到的收獲，我們從昆蟲的觸角出發(fā)，制作了如圖3所示的結(jié)構(gòu)。在平衡技巧上，我們并未取得很大突破，原因是大自然中絕大多數(shù)生物在平衡自己的身體時，采用了穩(wěn)定的靜態(tài)支撐方式，例如猿猴在樹枝間攀援，始終保持身體上有3處與支持物相接觸。人類很久以前就想飛，這就是一種很原始的思想，既讓人類的身體擁有更多功能，而這些功能，往往也是一些生物所獨有的。當(dāng)然，我們也在嘗試依靠觸覺傳感器的功能獨立控制平衡，目前仍在實驗中。一個人，當(dāng)兩腳受力不均的時候，也可能是重心失調(diào)的一個征兆。所以，我們決定在人體上尋找我們需要的一些輔助功能。 盡管有了一定的進(jìn)展，但是我們?nèi)砸庾R到這是不夠的，就像人一樣，不能只靠眼睛來判斷，就是眼睛也會欺騙大腦，科技館里的那個旋轉(zhuǎn)通道肯定已經(jīng)讓很多人莫名地在平地上失去了平衡。這種傳感器在我們的雙輪自平衡及機(jī)器人的控制上是一個比光傳感器更好的選擇?；谶@個實驗，我們又拓展思路，嘗試其他傳感器，類似的傳感器有紅外線傳感器、超聲波傳感器等。所以也為我們的控制提供了方便。如圖2光傳感器能對自身發(fā)出的反射光的強(qiáng)弱產(chǎn)生反饋數(shù)值，這數(shù)據(jù)就可以為我們所用。盡管最終由于知識的欠缺和材料的限制無法對雙眼功能完全模擬，但我們知道雙眼對于外界景象變化的反饋是人類判斷平衡狀態(tài)的先決條件。 由于無法進(jìn)一步研究小腦的工作方式，所以，我們把目光轉(zhuǎn)向他處，開始著手改進(jìn)自己的方案。所以，在一開始我們就抓住小腦的功能這一點，小腦的功能是對于人類重心偏移的感知。 進(jìn)行了一段時間的研究后，我們發(fā)現(xiàn)雖然人類的平衡執(zhí)行器是腿部肌肉，但對于人體平衡狀態(tài)判斷的“傳感器”是人腦中的小腦部分和眼睛的視覺刺激，肌肉受力的反饋只能起到輔助作用，這點可以由一個小實驗證明。而實現(xiàn)雙輪的行進(jìn)，基礎(chǔ)就是實現(xiàn)雙輪自平衡，而解決這個問題最好的途徑則就是求助于人類身體結(jié)構(gòu)本身。 “雙足行走”是人類進(jìn)化史上最重要的一筆，它的出現(xiàn)，解放了人類的雙手，增大了人類視野，增加了人類在地面上活動的靈活性，也促進(jìn)了身體其他結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步完善。于是，我們?yōu)榱诉@個目的，開始了對人類行為進(jìn)行模仿的實踐，首先，我們開始對“雙輪平衡”這個課題進(jìn)行深入研究。 仿生學(xué)的目的就是分析生物過程和結(jié)構(gòu)以
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