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《华南理工大学》 1998年
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受限柔性机器人的动力学建模与智能控制

樊晓平  
【摘要】:为了解决系统非线性、不确定性的问题,自八十年代以来,以模糊逻辑技术和神经网络理论为核心的智能控制越来越引起广大学者的关注。神经网络和模糊系统是本质的非线性系统且可逼近任意函数甚至各阶导数,这样它们都可作为一种模型无关估计器,为非线性控制系统的描述带来统一的数学模型。另一方面,它们具有很强的信息综合能力,能同时处理大量不同类型的输入,能很好地解决输入信息之间的互补性与冗余性问题;由于它们的并行结构,在处理实时性要求高的自控领域还存在着潜在的优越性。 正是由于神经网络与模糊系统有着许多良好的性能,使得它们在许多领域中得以广泛应用。近十年的应用实践取得了不少的成果,也提出了许多新问题。首先,实时性对于自动控制系统是一个基本要求,而当前的神经网络学习算法的收敛速度往往难以满足这个要求。神经网络参数的学习过程本质上是一个非线性寻优过程,到目前为止,用于非线性系统建模与控制的神经网络学习算法仍多采用基于梯度信息的各种优化方法,使得寻优过程常常陷入局部极小点处;再者,多层前馈型神经网络模型具有任意逼近的能力在理论上不断得到了证实,只要有足够多的隐节点总能保证逼近的精度。但是,在给定逼近精度的情况下如何确定隐节点数却一直未能得到满意的结果。另外,过大规模的神经网络在理论上能保证逼近的精度,却给实现带来了一定的困难,也会大大延长参数学习的时间。这样,在一定规模的前提下怎样保证逼近精度成为一个现实的问题。 基于上述分析,本文在以下方面作了一些研究工作。首先,本文介绍了几种常用的神经网络结构,从中得知无论是神经网络还是模糊神经网络,无论它们是以什么样的思想构造的,它们的数学本质不外乎是给出了一个输入与输出的映射关系。这种映射关系总能表示为一组可变基函数的线性组合,其中可变基函数反映了隐层的作用:隐节点数与可变基函数的个数相联系,激励函数形式和性质与可变基函数的形式和性质相关。因此,各种不同的神经网络(包括模糊神经网络)都可认为是一种模型无关的估计器,只是选用的可变基函数不同而已。从这一观点出发,本文将多层感知器、径向基函数网络、概率广义回归网络、模糊神经网络以及广义模糊神经网络归为一体,给出了它们一种通用表达形式,为研究带来了方便,也同时可以揭晓它们之间的共性。在此基础上,本文对神经网络的去相关性进行了深入的研究,给出了神经网络逼近原理的一个几何解释。然后,对神经网络学习矩阵条件数与隐节点数、激励函数性质之间的关系进行了讨论。最后,对目前(模糊)神经网络所面临的三大问题的可能解决途径进行了分析。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:1998
【分类号】:TP242

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 张光海;受限柔性机器人装置、建模与控制的研究[D];华南理工大学;1998年
2 徐彦;液压柔性机械臂动力学建模与控制研究[D];东北大学;2008年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 张良杰,李衍达;模糊神经网络技术的新近发展[J];信息与控制;1995年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 姜绍飞,刘之洋;人工智能及其在土木工程中的应用[J];四川建筑科学研究;1997年01期
2 张宇力;;针对倒塌房屋瓦砾分布的模糊神经网络预测[J];四川建筑科学研究;2006年01期
3 房荣波,魏元,杨海峰;转炉钢水出钢温度的预测[J];鞍钢技术;2002年04期
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5 周鸣争;人工神经网络在自动控制系统中的应用[J];安徽机电学院学报;2000年02期
6 杨绪兵,韩自存;ε不敏感的核Adaline算法及其在图像去噪中的应用[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2003年04期
7 郭清华;;蔬菜大棚智能温度控制系统应用研究[J];安徽农业科学;2008年11期
8 王瑞梅;傅泽田;何有缘;;基于神经网络的模糊系统池塘淡水养殖溶解氧预测模型[J];安徽农业科学;2010年33期
9 何涛;陈丹;范万新;廖克杰;;预测冬季不同结构大棚内气象要素值的不同数学模型比较研究[J];安徽农业科学;2011年19期
10 虞克明;一般正态ARMA序列参数估计量的渐近优效性[J];安庆师范学院学报(自然科学版);1991年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈金江;范玉德;刘知贵;;基于模糊控制的超高压增压系统建模与仿真[A];中国计量协会冶金分会2012年会暨能源计量与节能降耗经验交流会论文集[C];2012年
2 简季;杨武年;马正龙;陈园园;;BP神经网络在土地分类中的应用研究——以汶川地区为例[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
3 杨昕光;邹开其;;基于神经网络的模糊决策方法[A];1999年中国神经网络与信号处理学术会议论文集[C];1999年
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5 黄嵘;;基于MATLAB图形用户接口的水质综合评价神经网络模型[A];中国环境保护优秀论文集(2005)(上册)[C];2005年
6 赵斌;;模糊神经网络预报模型的研究[A];中国水力发电工程学会大坝安全监测专业委员会年会暨学术交流会论文集[C];2000年
7 赵斌;;基于模糊神经网络的大坝安全监测预报模型研究[A];全国大坝安全监测技术信息网2008年度技术信息交流会暨全国大坝安全监测技术应用和发展研讨会论文集[C];2008年
8 杨萍;刘利生;;空间目标轨迹测量的样条约束自校准技术[A];中国空间科学学会空间探测专业委员会第十九次学术会议论文集(下册)[C];2006年
9 黄玮;杨卫华;佟云峰;李之昂;张帆;;神经网络和模糊控制在现代控制中的应用[A];昆明仪器仪表学会2004年学术年会论文集[C];2004年
10 杨轶璐;李平;;神经模糊技术研究的概况[A];1999中国控制与决策学术年会论文集[C];1999年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王婷;EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 朱松;随机回归神经网络的动力学行为研究[D];华中科技大学;2010年
3 宫轶松;粒子滤波算法研究及其在GPS/DR组合导航中的应用[D];解放军信息工程大学;2010年
4 车勇;轮胎噪声的预测方法与试验研究及优化设计[D];武汉理工大学;2010年
5 栾小丽;基于神经网络的复杂非线性系统鲁棒控制与滤波研究[D];江南大学;2010年
6 夏萍;灾害应急物流中基于需求分析的应急物资分配问题研究[D];北京交通大学;2010年
7 钟俊;宏观尺度的纳米级定位控制技术研究[D];中国科学技术大学;2011年
8 杨力;基于小样本数据的矿井瓦斯突出风险评价[D];中国科学技术大学;2011年
9 张红娟;基于PCNN的图像去噪和图像增强方法研究[D];兰州大学;2011年
10 王联国;人工鱼群算法及其应用研究[D];兰州理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 檀庭跃;智能控制算法在倒立摆系统中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
2 张永宾;居住区景观设计方案评价方法初探[D];中南林业科技大学;2009年
3 杨薇;多轴同步传动磨毛整理机控制技术研究[D];浙江理工大学;2010年
4 张波;基于嵌入式水质综合生物毒性在线自动分析仪控制器关键技术的研究[D];浙江理工大学;2010年
5 田雨;柴油机电液调速技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 陈猛;基于DSP和模糊PID的稳定平台的设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 姚慧娟;光视觉球形目标识别技术的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 王存刚;基于ADAMS的船载特种起重机动力学仿真与控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 吴天柱;基于DSP转台伺服控制系统的设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 孙敬武;基于周期图和神经网络船舶运动预报方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张奇志,孙富春,孙增圻;多连杆柔性机械手控制的遗传算法[J];北京机械工业学院学报;2001年03期
2 林成文,陈庆,刘克平,李元春;受限双连杆柔性臂力/位置鲁棒控制[J];吉林大学学报(信息科学版);2002年03期
3 吴忠智,吴加林;GTR和IGBT吸收电路参数的选择[J];电力电子技术;1994年04期
4 张平,冯沛;IGBT应用中的过流保护[J];电力电子技术;1996年02期
5 王正仕,吴益良,向群,陈辉明;IGBT的过流保护[J];电力电子技术;1996年03期
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7 何湘宁;;IGBT驱动电路的电源设计[J];电气自动化;1995年05期
8 戈新生;崔玮;赵秋玲;;刚柔性耦合机械臂轨迹跟踪与振动抑制[J];工程力学;2005年06期
9 刘兴占,张令波,孙富春;柔性双连杆机械臂末端振动测量的研究[J];光学技术;2000年03期
10 赵平,薛克宗;柔性多体动力学的建模与计算[J];华北水利水电学院学报;1994年01期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 贠今天;未确知环境下刚-柔机械臂主动柔顺控制理论与实验研究[D];天津大学;2003年
2 李光;液压柔性臂的动力学及控制研究[D];中南大学;2003年
3 国香恩;液压挖掘机节能模糊控制系统研究[D];吉林大学;2004年
4 吴玉香;滑模控制理论及在移动机械臂中的应用[D];华南理工大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王文琰;柔性机械臂的建模与智能控制[D];兰州理工大学;2005年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 裴希伍;自由浮动空间柔性机械臂轨迹跟踪与抑振控制[D];南京航空航天大学;2012年
2 李兴富;自由漂浮柔性双臂空间机器人动力学建模与控制[D];南京航空航天大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 楼世博,金晓龙;模糊数学及其应用(三)[J];国外自动化;1980年02期
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10 张铃;张钹;;神经网络中BP算法的分析[J];模式识别与人工智能;1994年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 kelly MF;邰常峰;;神经网络在肌电信号分析中的应用[J];国际生物医学工程杂志;1991年06期
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9 高丽娜;邱关源;;神经网络高精度权值的模拟电路实现[J];电子与信息学报;1993年05期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 侯艳芳;冯红梅;;基于神经网络的调制识别算法的研究[A];武汉(南方九省)电工理论学会第22届学术年会、河南省电工技术学会年会论文集[C];2010年
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7 王晓晔;杜朝辉;吕德忠;刘建峰;;神经网络模糊控制在温度控制系统中的应用[A];1997中国控制与决策学术年会论文集[C];1997年
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10 田艳兵;;BP算法和PSO算法在神经网络中的研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 于翔;数字神经网络中的协同应用[N];网络世界;2009年
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3 邹丽梅 陈耀群;江苏科大神经网络应用研究通过鉴定[N];中国船舶报;2006年
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5 本报首席记者 任荃 实习生 史博臻;轨交“神经网络”触动创新神经[N];文汇报;2011年
6 计算机世界实验室 韩勖;当布线系统遭遇神经网络[N];计算机世界;2009年
7 曹建兵 李祖兵 特约记者 何天进 本报记者 于莘明;给导弹植入“神经网络”[N];科技日报;2005年
8 谭薇;“潮湿计算机”:拥有人类智慧的超级大脑[N];第一财经日报;2010年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘志祥;深部开采高阶段尾砂充填体力学与非线性优化设计[D];中南大学;2005年
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3 马戎;智能控制技术在炼钢电弧炉中的应用研究[D];西北工业大学;2006年
4 文敦伟;面向多智能体和神经网络的智能控制研究[D];中南大学;2001年
5 吴大宏;基于遗传算法与神经网络的桥梁结构健康监测系统研究[D];西南交通大学;2003年
6 杜文斌;基于神经网络的冠心病证候诊断标准与药效评价模型研究[D];辽宁中医学院;2004年
7 熊雪梅;参数化模糊遗传神经网络及在植物病害预测的应用[D];南京农业大学;2004年
8 李智;电站锅炉燃烧系统优化运行与应用研究[D];东北大学;2005年
9 王承;基于神经网络的模拟电路故障诊断方法研究[D];电子科技大学;2005年
10 谭阳红;基于小波和神经网络的大规模模拟电路故障诊断研究[D];湖南大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨立儒;基于神经网络的电路故障诊断的研究与实现[D];解放军信息工程大学;2010年
2 刘兰兰;基于神经网络和遗传算法的H型钢粗轧工艺参数优化研究[D];山东大学;2011年
3 田鹏明;基于神经网络的振动主动控制研究[D];太原理工大学;2012年
4 姜宇;发动机裂解设备故障诊断技术的研究[D];吉林大学;2012年
5 邢远凯;基于决策树和遗传算法的神经网络研究及应用[D];浙江大学;2010年
6 高宝建;基于神经网络的月降水预报模型在洪泽湖的应用研究[D];南京信息工程大学;2012年
7 陈少华;基于Hopfield神经网络控制系统的研究[D];山东科技大学;2010年
8 来建波;基于神经网络的路段行程时间预测研究[D];云南大学;2011年
9 闫超;基于BP神经网络的煤矿深埋硐室软岩流变参数反演分析[D];安徽理工大学;2011年
10 段成均;时滞神经网络稳定性分析[D];重庆交通大学;2011年
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