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《重庆大学》 2006年
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基于动觉智能图式的多级摆系统仿人智能运动控制

张华  
【摘要】: 多级摆系统是高阶次、多变量、非线性、强耦合、欠驱动的自然不稳定系统,对其进行运动控制的过程中,蕴涵着几乎全部的典型控制问题。作为一个装置,摆系统的结构又相当简单且成本低廉,控制效果一目了然。因此,长期以来多级摆系统的摆起倒立控制适合用来对多种不同控制理论和方法进行实验比较,是控制理论研究中一种理想而又典型的验证装置。从机器人的运动控制来看,多摆系统与多指机器人手、轮式移动机器人、人形机器人、太空机器人等机器人系统的控制也有很大的相似性。由于多级摆系统的运动控制中,既要利用连杆之间的耦合关系实现不同的控制目标,又要防止因耦合而使关节与连杆的运动受到干扰。由于存在不能直接控制的非驱动关节,一般的平滑反馈控制方法对这样的系统是无效的,所以多级摆系统的运动规划与控制实现是比较困难的。因此,对多级摆系统运动控制的研究不仅对仿人(生)机构的研究有重要意义,在各类机器人的控制性能改进方面亦有重要的参考价值。 多级摆系统的大范围非线性运动控制是控制领域的难题,一般控制方法难以实现其控制指标,相应的实时控制成果在国内外都还很少,也还没有完整的理论和方法。与一般的运动控制不同,人类(或其它生物)的动觉智能以多控制器多模态的结构为基础的,极善于利用这些控制器与控制模态的密切配合,通过时空协调与冲突调解完成多种复杂运动控制任务;同时,人类也善于针对任务、环境、对象的特征进行以控制器为中心的学习优化。与现有机器人相比,“人控制器”有更高的动静态品质。 论文将仿人智能控制多年研究成果与认知科学中的图式理论(Schema Theory)和遗传算法的研究成果相结合,以“仿人”“仿生”为指导思想,把人类针对3C(Complex plants, Complex mission ,Complex circumstance)问题的动觉智能简化为复杂任务的分解、基于特征的对象模型的建立、以“动觉智能图式”为智能基元的多控制指标的实现、与环境互动的学习优化等实现步骤,从而模拟人类动觉智能的实现过程,成功地实现了多级摆系统的运动控制。 多级摆系统的摆起倒立是大范围的非线性运动控制问题,用传统的单控制器结构和基于小范围的线性化处理方法,很难奏效。现有的基于多控制模态的智能控制方法虽能解决摆系统大范围非线性运动控制的问题,但缺乏更具普适意义的设计理论与设计方法。对此,应用“人-机结合”、“定性-定量结合”的方法,论文在复杂控制任务分解的基础上,进一步建立了多级摆系统运动控制的动觉智能图式群,并以“同化”、“顺应”的方法实现了控制器自适应、自学习的功能。在稳
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TP273.5

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 吴恭兴;万磊;邹劲;庄佳园;廖煜雷;;混合仿人智能图式的无人艇自主驾控系统设计[J];控制理论与应用;2010年12期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 刘成军;双足机器人欠驱动动态步行仿人运动控制研究[D];重庆大学;2011年
2 敬成林;双足机器人稳定行走的仿人预测控制方法研究[D];重庆大学;2011年
3 吴恭兴;无人艇操纵性与智能控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
4 叶玮琼;基于可拓学的仿人控制及应用研究[D];广东工业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 刘兴华;基于ControlLogix和Intouch的多轴伺服系统实验平台研究[D];重庆大学;2012年
2 田强;基于仿人智能控制夹持器力控制系统研究[D];重庆大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨亚炜,张明廉;三级倒立摆的数控稳定[J];北京航空航天大学学报;2000年03期
2 张飞舟,陈伟基,沈程智;拟人智能控制三级倒立摆机理的研究[J];北京航空航天大学学报;1999年02期
3 宋君烈,肖军,徐心和;倒立摆系统的Lagrange方程建模与模糊控制[J];东北大学学报;2002年04期
4 么健石,龙德,徐心和;基于动觉图式的平面倒立摆摆起控制[J];东北大学学报;2005年06期
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10 李洪兴;模糊控制的插值机理[J];中国科学E辑:技术科学;1998年03期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 李祖枢;谭智;张华;王育新;谢健;;三关节单杠体操机器人的倒立稳定控制[A];第二十三届中国控制会议论文集(下册)[C];2004年
2 李祖枢;谭智;王育新;张华;;斜轨道上小车二级摆摆起倒立实时控制[A];第二十三届中国控制会议论文集(下册)[C];2004年
3 郝健康;张明廉;;拟人智能控制在三级倒立摆中的应用[A];1995年中国智能自动化学术会议暨智能自动化专业委员会成立大会论文集(上册)[C];1995年
4 李祖枢;陈庆春;;小车-单摆系统的摆起倒立定位控制——仿人智能控制在非线性系统中的应用[A];1998年中国智能自动化学术会议论文集(上册)[C];1998年
5 李祖枢;;仿人智能控制研究20年[A];1999年中国智能自动化学术会议论文集(上册)[C];1999年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 赖旭芝;一类非完整欠驱动机械系统的智能控制[D];中南大学;2001年
2 薛云灿;参数突变的系统辨识算法研究[D];浙江大学;2002年
3 栾楠;含有非驱动关节的机器人学习控制及最优轨道生成[D];上海交通大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 曾(土自);小车—二级摆摆起倒立的仿人智能控制研究[D];重庆大学;2001年
2 谢健;三连杆单杠体操机器人的智能控制方法研究[D];重庆大学;2003年
3 王桂平;图式理论在复杂系统控制中的应用研究[D];重庆大学;2003年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄冀卓,王湛,龚明袖;遗传算法在钢结构截面优化设计中的应用[J];四川建筑科学研究;2005年03期
2 熊燕;李艳红;;基于数据挖掘的电力系统异常数据辨识与调整[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2010年03期
3 李相白;杨泽林;李建春;田亚立;;温室分级模糊控制方法研究[J];安徽农业科学;2010年22期
4 徐芳;;会议口译记忆的类型和名称问题思考[J];安徽文学(下半月);2009年04期
5 吉执来;;论教学中学生元认知能力的培养[J];安康师专学报;2006年06期
6 刘四英;桑青松;;高校辅导员人格特征与职业倦怠分析[J];安庆师范学院学报(社会科学版);2008年09期
7 江善和,申东日;一种基于模糊神经网络的自适应PID智能控制器[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2004年02期
8 胡玉新,李宇成;模糊控制系统的模拟调试[J];北方工业大学学报;1999年03期
9 李宇成;朱兴;郑兴凯;阴亮;;基于LQR算法的三级倒立摆控制系统的仿真研究[J];北方工业大学学报;2006年03期
10 刘秉瀚,杨小玲,王伟智;晶体培育过程的智能控制[J];兵工自动化;1997年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 Yang Simon X;;Solution of Singularity Problem in Motion Control of Acrobots[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 孟斌;吴宏鑫;;高超声速飞行器基于特征模型的自适应控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 王莉;沈捷;;基于减法聚类的模糊神经网络在水处理过程建模中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 周振威;方海涛;;线性定常系统特征模型的特征参量辨识[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 李会军;叶宾;;一种基于递归BP神经网络的多步预测控制方法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 莫红;王飞跃;;动态模糊规则下的语言动力系统研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
7 熊燕;李毅;;基于数据挖掘的电力系统异常数据辨识与调整[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会(第四卷)[C];2010年
8 李强;;刍议翻译素质培养策略[A];福建省外国语文学会2005年年会暨学术研讨会论文集[C];2005年
9 李强;;浅谈翻译素质表征[A];福建省外国语文学会2008年年会论文集[C];2008年
10 胡硕;朱明;宋华军;;基于遗传算法的快速图像的相关匹配[A];2004全国光学与光电子学学术研讨会、2005全国光学与光电子学学术研讨会、广西光学学会成立20周年年会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵洪朋;优秀散打运动员知觉预测过程认知特征与神经机制研究[D];上海体育学院;2010年
2 高志明;通感研究[D];福建师范大学;2010年
3 陈家乾;移动机器人自主创建环境地图的研究[D];浙江大学;2009年
4 林龙信;仿生水下机器人的增强学习控制方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
5 周方明;列车节能操纵理论模型与参数标定方法研究[D];北京交通大学;2010年
6 李静;基于多元表征的初中代数变式教学研究[D];西南大学;2011年
7 陈荣;英语词汇教学的认知语境研究[D];西南大学;2011年
8 何映思;模糊推理方法及模糊逻辑形式系统研究[D];西南大学;2011年
9 赵志英;高等体育院校体育专业学生实践能力与培养[D];北京体育大学;2011年
10 陈学松;强化学习及其在机器人系统中的应用研究[D];广东工业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张蛟龙;平面二级倒立摆的控制策略研究[D];河南理工大学;2010年
2 郑洪波;虚拟倒立摆系统的控制研究[D];山东科技大学;2010年
3 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
4 郭明涛;不同水平女排运动员在预判任务中视觉搜索特征的研究[D];上海体育学院;2010年
5 潘俊任;基于相似度的模糊推理算法研究[D];浙江理工大学;2010年
6 黄阿敏;基于蕴涵算子族的模糊逻辑理论[D];浙江理工大学;2010年
7 刘琪;正态云模型模糊推理系统及其应用研究[D];郑州大学;2010年
8 王岩;智能建模和模糊广义预测控制研究及在船舶减纵摇控制中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 葛秘蕾;基于云理论的图像分割技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 姜辉;二级倒立摆控制方法研究[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 郭光辉;;仿人智能控制算法的现状及趋势[J];安徽职业技术学院学报;2007年03期
2 张慧平;戴波;杨薇;;现代控制理论在过程工业中的应用和发展[J];北京石油化工学院学报;2006年03期
3 杜飞龙;电动汽车铅酸蓄电池智能快速充电方法的研究[J];变流技术与电力牵引;2004年04期
4 杨孝纶;刘晓康;汪斌;;电动汽车技术发展趋势及前景[J];变频器世界;2007年07期
5 曹少中;李旸;田海燕;;SERCOS总线技术及其在无轴驱动印刷机中的应用[J];北京印刷学院学报;2009年04期
6 吴敬民;电动自行车用蓄电池的充电方式对电池性能的影响[J];蓄电池;2002年02期
7 张胜永;乔锋华;;循环用电池不可忽视的重要性能——充电接受能力[J];蓄电池;2005年04期
8 周柏青;潘海燕;;电动自行车用铅酸蓄电池的充电技术及正确使用[J];蓄电池;2007年01期
9 杨存龙;杨迪帆;马国哲;李显扬;;电动车用VRLA蓄电池的充电接受与循环寿命探讨[J];蓄电池;2007年03期
10 马俊立;胡彩娟;王崇阳;;提高动力用VRLA电池循环寿命的措施[J];蓄电池;2007年04期
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 陈众;基于仿人智能控制理论的UPFC智能控制器结构设计研究[D];重庆大学;2003年
2 赵建东;仿人机器人行走误差自调整模糊控制研究[D];清华大学;2004年
3 韩冰;欠驱动船舶非线性控制研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
4 刘振泽;欠驱动步行机器人运动学机理与控制策略研究[D];吉林大学;2007年
5 赵海文;基于多传感器的移动机器人行为控制研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
6 李彩虹;移动机器人智能体混合式体系结构研究[D];山东大学;2007年
7 卜仁祥;欠驱动水面船舶非线性反馈控制研究[D];大连海事大学;2008年
8 王牛;基于动觉智能图式足球机器人运动控制[D];重庆大学;2008年
9 罗伟林;基于支持向量机方法的船舶操纵运动建模研究[D];上海交通大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙寒冰;单泵喷水推进式船舶的操纵性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王佳;仿人智能控制算法研究[D];南京理工大学;2002年
3 黄海;基于ControlLogix网络的多轴同步控制研究[D];广东工业大学;2003年
4 黄清宝;基于工业以太网的专家控制[D];广西大学;2004年
5 陈钢;自动输煤控制系统研究[D];重庆大学;2004年
6 徐凯;仿人机器人步态规划算法及其实现研究[D];清华大学;2004年
7 池志田;分布式多轴交流伺服运动控制系统驱动板的研究[D];浙江大学;2005年
8 陈贺;仿人机器人控制系统的研究与开发[D];河北工业大学;2005年
9 古建功;遗传算法在仿人智能控制中的应用[D];重庆大学;2006年
10 陈布亮;基于EPA的分布式数控系统[D];浙江大学;2007年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 敬成林;韩爱华;;数学原理在机器人学理论中的应用[J];科技创新导报;2013年11期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 刘德君;欠驱动行走机器人步态优化与稳定控制[D];吉林大学;2012年
2 陈云华;基于可拓学与面部视觉特征的精神疲劳识别研究[D];广东工业大学;2013年
3 张慧;基于计算智能和GIS的暴雨型泥石流分析预测研究[D];中国地质大学(北京);2013年
4 孙巧梅;无人艇建模及逻辑网络自适应控制方法的研究[D];大连海事大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 彭自强;基于Q学习和神经网络的双足机器人控制[D];浙江大学;2012年
2 于海军;基于抗倾覆性与浮态自恢复性无人艇仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
3 方毅;担保机构风险管理能力评价研究[D];郑州大学;2013年
4 钟琎;无人试验船控制平台的设计及测试研究[D];武汉理工大学;2013年
5 马新星;水面无人艇自主控制调整方法研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨亚炜,张明廉;三级倒立摆的数控稳定[J];北京航空航天大学学报;2000年03期
2 何彦彦,沈程智;三级倒立摆系统的可控性与可观性分析[J];北京航空航天大学学报;1996年05期
3 张飞舟,陈伟基,沈程智;拟人智能控制三级倒立摆机理的研究[J];北京航空航天大学学报;1999年02期
4 宋君烈,肖军,徐心和;倒立摆系统的Lagrange方程建模与模糊控制[J];东北大学学报;2002年04期
5 么健石,侯祥林,徐心和;基于动态设计变量优化算法的非线性模型参数估计[J];东北大学学报;2004年02期
6 郑紫微,王兴成,贾欣乐;一种GA和H~∞混合优化控制器的设计方法[J];大连海事大学学报;1999年02期
7 李英姿,张飞舟;基于神经网络的自适应标模糊控制[J];电子技术应用;1999年11期
8 张飞舟,沈程智,范跃祖;利用单片机实现智能控制[J];电子技术应用;1998年09期
9 周其鉴,柏建国,吕炳朝,张兴华;增益适应式非线性调节[J];重庆大学学报(自然科学版);1980年04期
10 宋宏远,杨煜虎,杨天怡;井式真空渗碳炉微电脑控制系统[J];重庆大学学报(自然科学版);1985年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 赖旭芝;一类非完整欠驱动机械系统的智能控制[D];中南大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 曾(土自);小车—二级摆摆起倒立的仿人智能控制研究[D];重庆大学;2001年
2 谢健;三连杆单杠体操机器人的智能控制方法研究[D];重庆大学;2003年
3 王桂平;图式理论在复杂系统控制中的应用研究[D];重庆大学;2003年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 董小闵;李祖枢;余淼;廖昌荣;陈伟民;;仿人智能控制及其在磁流变半主动悬架中的应用(英文)[J];控制理论与应用;2010年02期
2 张琦;胡天链;;一种自平衡两轮移动机器人的设计实现[J];科技传播;2010年14期
3 张华;李祖枢;古建功;陈桂强;谭智;;三连杆单杠体操机器人的仿人智能运动控制[J];重庆大学学报(自然科学版);2007年03期
4 李铁军;陈虹宇;邵桂芳;;基于仿人智能控制的机器人动态目标跟踪[J];重庆工学院学报(自然科学版);2009年11期
5 李劲松;;新型带专家系统的仿人智能控制[J];计算机仿真;1990年03期
6 廖俊,朱世强,林建亚,任德祥;遗传算法在T-S模糊模型辨识中的应用[J];信息与控制;1997年02期
7 刘健庄,谢维信,高新波;一种图象中基元检测的新方法[J];电子与信息学报;1997年02期
8 金耀初;蒋静坪;;基于遗传算法的模糊控制器分析[J];模式识别与人工智能;1997年01期
9 曹先彬;庄镇泉;;一种基于遗传算法的模糊规则生成方法[J];模式识别与人工智能;1997年02期
10 夏文,王华芝;遗传算法在多波束赋形天线优化中的研究[J];北京邮电大学学报;1998年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨豪;李祖枢;薛方正;罗刚;钟灶生;;无刷直流电机的仿人智能控制[A];2009中国控制与决策会议论文集(1)[C];2009年
2 周海清;王恭先;陈正汉;;基于面向对象遗传算法的抗滑桩优化设计程序的研制[A];中国土木工程学会第九届土力学及岩土工程学术会议论文集(下册)[C];2003年
3 吴建生;金龙;;基于实数编码的遗传算法神经网络预报建模研究[A];推进气象科技创新加快气象事业发展——中国气象学会2004年年会论文集(下册)[C];2004年
4 申元霞;张翠芳;;GA-BP算法在系统辨识中的应用[A];中国自动化学会、中国仪器仪表学会2004年西南三省一市自动化与仪器仪表学术年会论文集[C];2004年
5 刘辙;彭亮;崔广才;吴学礼;;混合遗传算法在车间调度中的应用[A];中国自动化学会全国第九届自动化新技术学术交流会论文集[C];2004年
6 曹春红;李文辉;张永坚;;遗传蚂蚁算法在几何约束求解中的应用[A];中国仪器仪表学会第六届青年学术会议论文集[C];2004年
7 姜楠;张春森;;遗传算法在图像模板匹配中的应用[A];高精度几何量光电测量与校准技术研讨会论文集[C];2008年
8 朱秀娥;周宝焜;;振动筛设计的遗传算法[A];福建省科协第三届学术年会装备制造业专题学术年会论文集[C];2003年
9 何奉道;梁向阳;;基于遗传算法的机车周转图优化编制方法[A];1999年中国神经网络与信号处理学术会议论文集[C];1999年
10 刘忠凯;薛正辉;任武;李伟明;高本庆;;用遗传算法优化八木天线[A];2005'全国微波毫米波会议论文集(第二册)[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
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2 程爱娟;旅行推销员问题(TSP)的人工智能解法及其应用[N];新疆科技报(汉);2001年
3 中国科技大学计算机系 邢方亮;计算智能百花齐放[N];计算机世界;2003年
4 包家庆;IDS五大发展趋势[N];网络世界;2002年
5 郭明波;来自蝙蝠的启发[N];北京科技报;2001年
6 李磊;让电子政务更聪明[N];计算机世界;2001年
7 易水;IT新词集锦[N];计算机世界;2003年
8 高澜庆;矿山企盼智能化[N];中国矿业报;2000年
9 顾正华 唐洪武 肖洋 河海大学水利水电工程学院 李云 南京水利科学研究院水工研究所;水流智能模拟大步走来[N];中国水利报;2005年
10 记者 吴苡婷;用技术挖出网络信息中“金子”[N];上海科技报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张华;基于动觉智能图式的多级摆系统仿人智能运动控制[D];重庆大学;2006年
2 时光;智能电—气阀门定位器智能控制策略研究[D];重庆大学;2011年
3 张旭;具有拓扑结构布局优化的理论及算法[D];大连理工大学;2004年
4 廖平;基于遗传算法的形状误差计算研究[D];中南大学;2002年
5 周明;高新技术产业投资环境系统研究[D];西北工业大学;2006年
6 张需溥;小型化微带天线的设计与数值分析[D];上海大学;2004年
7 杨春成;空间数据挖掘中聚类分析算法的研究[D];解放军信息工程大学;2004年
8 方娟;基于移动代理的网格资源监控技术的研究[D];北京工业大学;2005年
9 崔晓芳;箱型结构焊接变形预测、控制及应用[D];大连交通大学;2005年
10 张材;薄带坯铸轧板形智能识别与控制系统研究[D];中南大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱奉梅;遗传算法在高校排课系统中的研究与应用[D];东北大学;2009年
2 孙晓丽;基于遗传算法的既有线平面及纵断面整正优化设计[D];中南大学;2010年
3 冯秋霞;解最小生成树问题的新的遗传算法[D];西安电子科技大学;2010年
4 郭佳;基于遗传算法的认知无线网络资源分配技术研究[D];西安电子科技大学;2010年
5 宋品;基于改进遗传算法的波束形成技术研究及其应用[D];西安电子科技大学;2010年
6 梁云静;基于遗传算法的主题爬虫搜索策略研究[D];湖北工业大学;2010年
7 高建兵;基于遗传算法的模糊推理控制系统的参数优化研究[D];辽宁工程技术大学;2011年
8 李振业;多向变异遗传算法及其优化神经网络的研究[D];华南理工大学;2011年
9 栾丽霞;遗传算法在潍坊商校排课系统的研究与应用[D];电子科技大学;2011年
10 王辉;基于改进遗传算法的物流配送路径优化研究[D];山东科技大学;2010年
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