Разработка алгоритмов управления для робота-культиватора
Вопросы применения алгоритмов управления на базе нечеткой логики для сельскохозяйственных роботов-культиваторов. Составление нечетких правил и методов дефазификации. Алгоритмы управления мобильной платформой, приводами, приводящими в движение манипулятор.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 28.11.2021 |
| Размер файла | 699,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Казахский агротехничесикй университет им. Сакена Сейфуллина
Факультет «Энергетический»
Разработка алгоритмов управления для робота-культиватора
Амир Е.К., студент магистратуры
Аннотация
Статья посвящена основным вопросам применения алгоритмов управления на базе нечеткой логики для сельскохозяйственных роботов культиваторов. В частности, рассматриваются проблемы по уходу картофельной культуры и борьбы с сорными растениями для данной культуры. В данной работе разрабатываются основные алгоритмы управления приводами робоплатформы культиватора. Указанные алгоритмы были разработаны при помощи ПО «MatLab» и библиотеки «Simulink».
Ключевые слова: сорное растение, культиватор, робоплатформа. привод, алгоритм, нечеткая логика.
Abstract
The paper is devoted to the main issues of application offuzzy logic based control algorithms for agricultural robots of cultivators. In particular, the problems ofpotato crop care and weed control for this crop are considered. In this paper we develop basic control algorithms for the drives of a cultivator robotics platform. These algorithms have been developed using ”'MatLab” software and ”Sim-ulink” library.
Key words: weed, cultivator, roboplatform. actuator, algorithm, fuzzy logic.
Несмотря на высокие темпы роста применения искусственного интеллекта в роботах, технические решения на базе нечеткой логики не являются достаточно популярным решением в данной области.
Стоит отметить что в рассматриваемой области было написано достаточное количество научных работ, в подтверждении можно привести результаты поиска на «Web of Science» где по запросу о «Нечеткой логике» было найдено порядка 57 тыс. публикации, а на запрос о «ПИД-регуляторах» всего 36 тыс. Один из основоположников теории нечетких множеств и автором термина «нечеткая логика» является Лотфи Заде[1-3].
Целью данной научной работы является исследование вопросов применения алгоритмов нечеткой логики для сельскохозяйственных роботов.
Предмет исследования данной работы - разработка алгоритмов управления на базе нечеткой логики для робота культиватора.
Методическую основу исследования составили методы компьютерного моделирования в среде «MatLab» и библиотека «Simulink», также специальная библиотека «Fuzzy-Logic Toolbox» для более удобного пользовательского интерфейса.
В работе изучались ландшафтные характеристики рабочей среды робота и были составлены нечеткие переменные (основные лексические понятия заменяющие традиционные значения переменных) и его соответствующие термы (степени). Далее, с учетом технических характеристик оборудования и предъявляемым к ним требований были составлены нечеткие правила и методы дефазификации. Для дальнейшего удобства разработки и тестирования общий алгоритм был разделен на 4 специализированные. А именно: алгоритм управления мобильной платформой, управление приводами, позволяющими приводить в движение манипулятор по координате «х», «у» и «z». Также отдельный алгоритм для культивационного диска.
Ниже на рисунке 1 приведены входные и выходные переменные для алгоритма управления мобильной платформой. На основе экспертных данных были составлены правила управления для данного алгоритма, которые показаны на рисунке 2.
Рисунок 1. Входные и выходные
Рисунок 2. Таблица правил переменные для алгоритма управления управления алгоритма для мобильной платформой
Входные и выходные переменные, также таблица правил для алгоритма управления приводами, приводящие в движение манипулятор по координатам «х» и «у» выполнены практически идентично друг другу, с той лишь разницей что в одной на входе координата «х», а у другой координата «у». Поэтому ниже приводятся лишь рисунки переменных (рисунок 3) и правила (рисунок 4) для алгоритма управления приводов для координаты «х».
Рисунок 3. Входные и выходные переменные для алгоритма управления приводом по координате «х»
Рисунок 4. Таблица правил управления алгоритма для привода по координате «х»
Иллюстрация переменных алгоритма управления и его правил для привода по координате «z» приведены на рисунках 5 и 6 соответственно.
Рисунок 5. Входные и выходные переменные для алгоритма управления приводом по координате «z»
Рисунок 6. Таблица правил управления алгоритма для привода по координате «z»
Рисунок 7. Входные и выходные переменные для алгоритма управления привода культивационного диска
Далее, следующим образом были составлены переменные (рисунок 7) и таблица правил (рисунок 8) для алгоритма управления для культивационного диска мобильной платформы.
Рисунок 8. Таблица правил
Рисунок 9. Результаты экспериментального тестирования алгоритма управления мобильной платформой
алгоритм управление робот культиватор
При экспериментальных исследованиях были выявлены следующие особенности исследуемых алгоритмов. Разработанные алгоритмы показали хорошую отзывчивость к переменам внешней среды и устойчивость в процессе в целом и относительную быстроту достижения желаемого значения. Также стоит отметить что применение нечетких переменных значительно упрощает процесс разработки алгоритмов и последующие процедуры исправлении некоторых пунктов. Более того, данная особенность позволяет легче формулировать требования к устройству относительно его рабочей среды.
Для наглядности ниже на рисунке 9 приводятся результаты экспериментального тестирования алгоритма управления мобильной платформой.
Настоящая разработка была призвана изучить методы применения алгоритмов на базе нечеткой логики в сельскохозяйственных роботах. Дальнейшим этапом исследования будет являться исследование в рамках применения нейро-нечетких алгоритмов в целях обработки видео материалов в реальном времени, что дополнило бы данную работу.
Использованные источники
1. Zadeh, L.A. Fuzzy sets: Information and Control / Zadeh, L.A. - 1965. - Vol. 8. № 3. - P. 338-353.
2. Zadeh, L.A. Fuzzy logic = computing with word: IEEE Transactions on Fuzzy Systems / Za-deh, L.A. - 1996. - Vol. 4. № 2. - P. 103-111.
3. Zadeh, L.A. Fuzzy algorithms: Information and Control / Zadeh, L.A. - 1968. - Vol. 12. № 2. - P. 94-102.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Изучение методов разработки систем управления на основе аппарата нечеткой логики и нейронных сетей. Емкость с двумя клапанами с целью установки заданного уровня жидкости и построение нескольких типов регуляторов. Проведение сравнительного анализа.
курсовая работа [322,5 K], добавлен 14.03.2009Классификация колесных наземных мобильных роботов. Обзор приводов мобильных платформ. Особенности стабилизации скорости мобильной платформы Rover 5 с дифференциальным приводом. Разработка алгоритмов управления на основе микроконтроллера Arduino.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 04.05.2017Устройство и назначение однокристальных микроконтроллеров, сферы их применения. Разработка контроллера для управления роботизированной платформой, ориентированной на движение по напольной линии. Расчет функциональной и принципиальной схемы управления.
курсовая работа [540,6 K], добавлен 28.12.2012Критерии и основные стратегии планирования процессора. Разработка моделей алгоритмов SPT (Shortest-processing-task-first) и RR (Round-Robin). Сравнительный анализ выбранных алгоритмов при различных условиях и различном количестве обрабатываемых данных.
курсовая работа [179,3 K], добавлен 21.06.2013Принцип работы простейших роботов-манипуляторов. Разработка системы управления манипулятором, состоящим из трех звеньев и осуществляющим процесс сверления. Кинематическая схема и последовательность движений шаговых двигателей; применение жесткой логики.
курсовая работа [861,0 K], добавлен 16.08.2012Описание математической модели летательного аппарата. Разработка алгоритмов управления беспилотным летательным аппаратом . Модель атмосферы и воздушных возмущений. Модель рулевых органов. Синтез управления на траекторном уровне. Петля Нестерова.
дипломная работа [1,0 M], добавлен 29.09.2008Формирование логики управления полетом беспилотного летательного аппарата в режиме захода на посадку; синтез линейного регулятора управления боковым движением; моделирование системы управления посадкой. Расчет затрат на создание программного продукта.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 09.03.2013Использование нечеткой логики при управлении техническими объектами, основанными на имитации действия человека-оператора при помощи ЭВМ, в соединении с пропорционально-интегрально-дифференциальным регулированием и алгоритмах управления процессом флотации.
доклад [74,7 K], добавлен 21.12.2009Назначение, принципиальное устройство и основные кинематические характеристики промышленных роботов. Разработка адаптивных систем управления. Принцип действия схемы сопряжения манипулятора с LPT-портом ПК. Разработка и изготовление печатного основания.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 04.03.2013Групповое взаимодействие роботов. Парадокс критерия эффективности. Задача группового управления роботами. Алгоритмы коллективного распределения целей в группах роботов. Анализ возможности улучшения плана методом попарного обмена целями между роботами.
курсовая работа [229,4 K], добавлен 14.01.2012Трудности использования эволюционных алгоритмов. Построение вычислительных систем, основанных на принципах естественного отбора. Недостатки генетических алгоритмов. Примеры эволюционных алгоритмов. Направления и разделы эволюционного моделирования.
реферат [187,4 K], добавлен 21.01.2014Создание схем алгоритмов и составление программы на языке Pascal для вычисления значений заданных функций. Сущность и порядок нахождения значения определенного интеграла. Анализ работы подпрограмм. Разработка тестов для проверки правильности алгоритмов.
контрольная работа [831,0 K], добавлен 24.11.2013- Автоматизированная информационная система программирования логики промышленных роботов для ООО "ВМЗ"
Организационно-штатная структура конструкторского отдела систем управления технологическим оборудованием предприятия. Обоснование технологии разработки автоматизированной системы программирования логики промышленных роботов. Моделирование данных.
дипломная работа [7,8 M], добавлен 23.06.2012 Типы моделей данных: иерархическая, сетевая, реляционная. Структура входных и выходных данных. Классы управления данными, исключений. Структура таблиц, используемых в программе. Описание алгоритмов решения задачи. Диаграммы классов, блок-схемы алгоритмов.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 22.06.2012Параметры автомобиля, используемые в экспертной системе. Задание нечетких и лингвистических переменных, виды термов. Список правил для функционирования системы, результаты анализа ее работы. Применение алгоритма Мамдани в системах нечеткой логики.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 10.02.2013Выбор системы числового программного управления для станка TOS Varnsdorf. Расчет привода главного движения; разработка блок-схемы алгоритмов работы станка и концептуальной модели системы управления. Программное обеспечение для контроллера автоматики.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 27.02.2012Анализ характеристик объекта компьютеризации. Разработка структур данных, алгоритмов и программного обеспечения системы управления базой данных. Особенности синтеза структур данных. Разработка алгоритмов системы и оценка результатов тестирования.
курсовая работа [37,0 K], добавлен 07.12.2010История развития. Основные понятия. Фундаментальные принципы управления. Принцип разомкнутого управления. Принцип управления по отключению. Принцип регулирования по отключению. Основние виды алгоритмов функционирования. Классификация АСУ.
курсовая работа [29,7 K], добавлен 12.12.2002Методы реализации алгоритмов сортировки и алгоритмов поиска на языках программирования высокого уровня. Программирование алгоритмов сортировки и поиска в рамках создаваемого программного средства на языке Delphi. Создание руководства пользователя.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 16.04.2012Разработка методов дихотомической оценки нечетких моделей знаний операторов информационной системы о государственных и муниципальных платежах. Механизмы и принципы управления базами нечетких моделей знаний операторов, методика и этапы их идентификации.
диссертация [2,0 M], добавлен 30.01.2014
