Интеллектуальная робастная система управления одноколесным роботом-велосипедом на основе сквозных технологий мягких вычислений
Боковая панель статьи
Основное содержимое статьи
Аннотация
Рассматривается концепция интеллектуальной системы управления для сложной нелинейной биомеханической системы автономного одноколесного робота-велосипеда. Использован термодинамический подход для исследования оптимальных процессов управления в сложных нелинейных динамических системах. Приведены результаты стохастического моделирования нечеткой интеллектуальной системы управления при различных видах внешних/внутренних воздействий для динамического, глобально неустойчивого объекта управления - одноколесного робота-велосипеда на основе технологии мягких вычислений (Soft Computing - Computational Intelligence Toolkit). Разработан новый подход к проектированию интеллектуальной системы управления, основанный на принципе определения минимума производства энтропии (минимум потери полезного ресурса) объектом управления и в системе управления. Данное определение является функцией пригодности генетического алгоритма, которое позволяет достичь робастности управления одноколесным роботом-велосипедом. Приводится алгоритм вычисления производства энтропии и установление ее взаимосвязи с функцией Ляпунова (мера стохастической робастной устойчивости).
Скачивания
Информация о статье
Библиографические ссылки
Schoonwinkel A. Design and test of a computer stabilized unicycle // Ph. D. dissertation of Stanford Univ. — USA, 1987.
David William Vos. Nonlinear control of an autonomous unicycle robot: practical issues // Ph. D. dissertation of Massachusetts Institute of Technology. — 1992.
Ulyanov S.V., Sheng Z.Q. and Yamafuji K. Fuzzy Intelligent control of robotic unicycle: A New benchmark in nonlinear mechanics // Proc. Intern. Conf. on Recent Advanced Mechatronics, Istanbul, Turkey. — 1995. — Vol. 2.
Ulyanov S.V., Sheng Z.Q., Yamafuji K., Watanabe S. and Ohkura T. Self-organization fuzzy chaos intelligent controller for a robotic unicycle: A New benchmark in AI control // Proc. of 5th Intelligent System Symposium: Fuzzy, AI and Neural Network Applications Technologies (FAN Symp,’95), Tokyo. — 1995.
Sheng Z.Q., Yamafuji K. and Ulyanov S.V. Study on the stability and motion control of a unicycle. Pts 3,4,5. // JSME International Journal. — 1996. — Vol. 39. — No. 3; and // Journal of Robotics & Mechatronics. — 1996. — Vol. 8.
Panfilov S.A., Ulyanov V.S., Litvintseva L.V., Ulyanov S.V. and Kurawaki I. Robust Fuzzy Control of Non-Linear Dynamic Systems Based on Soft Computing with Minimum of Entropy Production Rate // Proc. Int. Conf. ICAFS 2000, Siegen, Germany. — 2000.
Rouch N., Habets P., Laloy M. Stability Theory by Lyapunov's Direct Method // Berlin, Springer. – 1977.
Ulyanov V.S., Panfilov S.A., Ulyanov S.V. etc. Principle of minimum entropy production in applied soft computing for advanced intelligent robotics and mechatronics // Soft Computing. — 2000. — Vol. 2.
Ulyanov V.S., Yamafuji K., Ulyanov S.V. and Tanaka K. Computational intelligence with new physical controllability measure for robust control algorithms of extension-cableless robotic unicycle // Journal of Advanced Computational Intelligence. — 1999. — Vol. 3. — No. 2.
Ulyanov S.V. and Yamafuji K. Fuzzy Intelligent emotion and instinct control of a robotic unicycle // Proc. 4th Intern. Workshop on Advanced Motion Control. Mie, Japan. — 1996. — Vol. 1.
Ulyanov S.V., Watanabe S., Yamafuji K. and Ohkura T. A new physical measure for mechanical controllability and intelligent control of a robotic unicycle on basis of intuition, instinct and emotion computing // Proc. 2nd Intern. Conf. on Application on Fuzzy Systems and Soft Computing (ICAF’96), Siegen, Germany. — 1996. — Pp. 49-58.
Ulyanov S.V., Watanabe S., Ulyanov V.S., Yamafuji K., Litvintseva L.V., and Rizzotto G.G. Soft computing for the intelligent control of a robot unicycle based on a new physical measure for mechanical controllability // Soft Computing. — 1998. — Vol. 2. — No. 2.
Lauk M., Chow C.C., Pavlik A.E. and Colloins J.J. Human balance out of equilibrium: Non-equilibrium statistical mechanics of posture control // Physical Review Letters. — 1998. — Vol. 80. — No. 2.
Ulyanov S.V., Yamafuji K., Ulyanov V.S., et.al. Computational intelligence for robust control algorithms of complex dynamic systems with minimum entropy production. Part1: simulation of entropylike dynamic behavior and Lyapunov stability // Journal of Advanced Computational Intelligence. — 1999. — Vol. 3, — No. 2.
Murata Manufacturing Company, Ltd. MURATA GIRL. — Japan, 2011. — URL:
https://www.murata.com/en-sg/about/mboymgirl/mgirl.
Wieser E. Machine learning for a miniature robotic unicycle // Master of science thesis of Cambridge University. — UK, 2017.
De Vries J.F.. Redesign & implementation of a moment exchange unicycle robot // Master of science thesis of Twente University. — Netherlands, 2018.
Kim S., Lee J., Hwang J. et all Dynamic modeling and performance improvement of a unicycle robot // J. Instit. of Control, Robotics and Systems. — 2010. — Vol. 16. — No 11. — Pp. 1074-1081.
Ulyanov .S.V. et al. System and method for stochastic simulation of nonlinear dynamic systems with a high degree of freedom for soft computing applications // USA Patent Application Publication — US 2004/0039555 Al. — 2004.