| Περίληψη: | Με την πρόοδο της υπολογιστικής νευροεπιστήμης τα νευρωνικά δίκτυα έχουν βρει
ευρεία εφαρμογή στον τομέα του ρομποτικού ελέγχου. Στην παρούσα διπλωματική
εργασία, μελετάται ο έλεγχος ρομποτικού βραχίονα με νευρωνικά δίκτυα. Δύο νευρωνικοί
ελεγκτές και ένας ελεγκτής Pd χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο παρακολούθησης τροχιάς
ενός ρομποτικού βραχίονα δύο αρθρώσεων και δύο βαθμών ελευθερίας. Πιο
συγκεκριμένα, έχουμε ένα πρόβλημα παρακολούθησης τροχιάς όπου σχεδιάζουμε έναν
ελεγκτή στον οποίο ο ρόλος του νευρωνικού δικτύου είναι η αντιστάθμιση αδόμητων
αβεβαιοτήτων του ρομποτικού βραχίονα. Ακόμα σχεδιάζουμε έναν ελεγκτή NARMA-L2 για
να δούμε μια διαφορετική προσέγγιση της χρήσης ενός νευρωνικού δικτύου στο πρόβλημα
αυτό αφού το νευρωνικό δίκτυο αναλαμβάνει εξ ολοκλήρου τον έλεγχο του ρομποτικού
βραχίονα. Τέλος, χρησιμοποιείται ένας PD ελεγκτής ο οποίος θα αναδείξει τα
πλεονεκτήματα αλλά και τα μειονεκτήματα των δύο νευρωνικών ελεγκτών. Όλα τα μοντέλα
σχεδιάστηκαν και προσομοιώθηκαν στο γραφικό περιβάλλον της Matlab, Simulink. Στόχος
της διπλωματικής είναι να φανούν τα πλεονεκτήματα των νευρωνικών ελεγκτών έναντι
κλασικών ελέγχων σε συστήματα όπου υπάρχουν αδόμητες αβεβαιότητες.
Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια μικρή ιστορική αναδρομή που αναφέρεται στην
ρομποτική. Υπάρχει μια εισαγωγή στα νευρωνικά δίκτυα και κλείνει με την παρουσίαση
του υπολογιστικού προγράμματος που θα χρησιμοποιηθεί σε αυτή τη διπλωματική.
Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζεται ο ρομποτικός βραχίονας, γίνεται η δυναμική
ανάλυση, υπολογίζονται η δυναμική και η κινητική ενέργεια. Ύστερα χρησιμοποιώντας
τους τύπους του Lagrange υπολογίζονται οι πίνακες M (αδράνεια), V (Coriolis), G
(βαρύτητας) και F (τριβών), τ (ροπών).
Το τρίτο κεφάλαιο αναφέρεται στα νευρωνικά δίκτυα. Περιγράφεται η λειτουργία του
βιολογικού νευρώνα. Μετά δίνονται οι μαθηματικές σχέσεις που τον περιγράφουν και
παρατίθενται οι κανόνες εκπαίδευσης των τεχνητών νευρωνικών δικτύων.
Στο τέταρτο κεφάλαιο βλέπουμε την θεωρία πάνω στην οποία βασίζονται οι νευρωνικοί
ελεγκτές που υλοποιούνται σε αυτήν την διπλωματική. Επίσης πραγματοποιείται ο
σχεδιασμός τους.
Το κεφάλαιο 5 αποτελείται από τα μοντέλα που αναπτύχθηκαν στο περιβάλλον Simulink
και χρησιμεύουν στις αναλύσεις, στο 6 περιλαμβάνονται τα αποτελέσματα των αναλύσεων
αυτών και στο 7 τα συμπεράσματα που βγήκαν ύστερα από την ολοκλήρωση όλων των
πειραμάτων.
Σε γενικές γραμμές η διπλωματική εκπλήρωσε τους στόχους της. Φάνηκε ξεκάθαρα η
υπεροχή των νευρωνικών ελεγκτών έναντι κλασικών ελέγχων όταν το πρόβλημα
χαρακτηρίζεται ως μη γραμμικό και υπάρχουν μη δομημένες αβεβαιότητες. Παρόλα αυτά
υπάρχει χώρος για περαιτέρω μελέτη ιδιαίτερα στην βελτίωση της απόδοσης των
νευρωνικών ελεγκτών.
|
|---|
