智能开罐机机械手控制算法的设计

示 ，只是他 们都表示为正值。精确输入、输出量量化到模糊论域的方法本 设计采用 Mamdani提出的标准化设计方法，即将转速偏差 e、， 的模糊论域设为『_6，+611X间内并使之离散化，构成含 13个整 数元素的离散集合： 卜6，一5，一4，一3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6】； 对于电机转距偏差 eI由于没有负值，故将其量化到 ： 【0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12】； 而对控制器输出u，由于存在加减速情况，将其量化到： 【一6，一5，一4，-3，一2，一1，0，1，2，3，4，5，61。 电机转距的范围为『0，e ，其中电流en．t~=I，根据其模糊 论域范围，其量化系数为： ， ： 旦 转速偏差ev的范围：e=【一e e 一，e =V，其对应的模糊 论域为：{---6，一5，-4，一3，一2，一1，0，1，2，3，4，5，6}，则量化系数为： k (3) 考虑输出值的范围只在正方向上变化 ，基本论域为 u：『0， 1】，则将其量化到模糊论域卜6，一5，一4，一3，一2，一1，0，1，2，3，4， 5。6}的方法为： ， y=12． 一 1) (4) 量化后的 Y值，需要进行取整运算以映射到模糊论域中。 本设计采用三角形的隶属函数形式，同时选取两两模糊集合重 叠时的 a值为 0．5。 5模糊控制规则的制定 对于旋盖电机转速转距控制，根据该旋盖电机控制要求和 系统的性能指标 ，以及输入输出之间的关系制定控制规则。通 过对电机旋转瓶盖进行试验，做出旋盖电机实际的转距曲线和 转速曲线，选取电流、转速符合开罐机控制要求的曲线作为实 际控制控制要求，依据这两条曲线的过程特征以及输入输出之 间的关系制定控制规则。根据以上规则可制定出模糊控制规则 表，如表 1所示： 表 1模糊控制规则表 NB NM NS Z PS PM PB PB PB PB PM PM PM PS NM PM PB PM PM PS PM PS NM PS PM PM PS PS PS Z NS Z Z PS PS Z Z Z Z NS NS NM NS NS NS NS NB NM NM NM NM NS NM NM NB NB NM NB NM NM NM NM NB 该模糊控制规则表中包含的每一条模糊条件语句都决定 一 个模糊关系，表中模糊规则选用“if eI and ev then u”的形式 ， 表中模糊规则 R．，R2按照模糊理论中的关系式表示为： R．=[( ) ，×( ) r×(们 ) = [(ⅣB) ×(朋 ) 】 ×( ) (5) 由此类推可得到共 49条控制规则关系式，控制器总的模 糊关系R为： R=RIV V．．·V尼8VR49 f61 本文创新点 本文针对旋盖电机转距和转速综合控制 ，建立了采用模糊 转第 189页) 一 186—360元 ／年 邮局订阅号：82-946 维普资讯 http://www.cqvip.com 机器人技术 图 2和图 3所示。图中黑线即为两种情况下所得到的最优路 径，也即从栅格 0到栅格 99的最短无碰撞路径。图 2中表示路 径的个体适应度值f=0．0612044，图 3中表示路径的个体适应度 值 f=0．0601834。在图4中，给出了在图 3所示障碍物分布的情 况下，种群个体适应度值在算法执行过程中大体的变化情况。 其中，图 4fa1中分别列出了初始种群的适应度值、初始种群经插 入和删除操作后的适应度值，以及第一代种群和第十代种群的 适应度值的分布。图 4(b)是图 4fa】中各种群适应度值在同一图 中的反映。图4fc)中是第二十代、第三十代、第四十代和第五十 代各种群的适应度值分布。在五十代以后 ，各代种群的适应度 值都是收敛的，如图 4fd)所示。从整体上可以看出，随着进化代 数的增加，种群个体平均适应度值增大直至收敛。 图 2仿真结果一 。“； s ，o 韧始种群的适应度 第 代种群的适应度 插^和删障后的适应f 笨Ht种群的适应庙 0 J 2 3 4 5 6 ， 8 9 JO 图3仿真结果二 (c) (d) 图4 遗传算法运算过程中种群个体适应度值的变化 4结束语 本文创新点在于提出了新的变异算子、插入和删除算子 ， 增加了最优保存策略，因而提高了路径搜索速度和搜索过程中 的避障能力。对算法进行的仿真实验表明，本文提出的移动机 器人路径规划可以有效地获得在 由栅格表示环境下移动机器 人的最短路径。 基金项 目的经济效益：100万元以上，来源于重庆市外专 局。在本单位现有的Pioneer 3-Dx型移动机器人上来研究机器 人的导航、定位、地图构建、路径规划及多传感器信息融合等机 器人相关技术。 参考文献 【1]ZHAO M，ANASARI N，HOU E．Mobile manipulator path plan- ning by a genetic algorithm[A1．．Proceedings of the International Conference on Intelligent Robots an d System 【C】．USA：IEEE，1992．(1)：681-688 『21喻国平，刘林．基于遗传算法的汽车调度问题研究【J]．微计算机 信息．2006 ．22。12Z：217—219 I3]AI EXOPOUI OS C，GRIFFIN P M ．Path pla—nning for a mo— bile robot[J1．IEEE Transactions on Systems．Man and Cybernetics． 199Z，22(2)：318-322 [4]BORENSTEIN J，K 0REN Y．Real一．time obstacle avoidance for manipulators and mobile robots【J]．IEEE Transactions on Systenl8。 Man and Cybernetics，1989．5(1 9)：1 179—1 187 【5】孙树栋，曲彦宾．遗传算法在机器人路径规划中的应用研究[J】． 西北工业大学学报，1998，16f1)：79—83 [6]张颖，吴成东，于 谦．基于遗传算法的机器人路径规划叽20O2'18(4) 作者简介 ：x_~(1981-)，男 ，硕士。研究方向：移动机器人路径规 划；张 毅(1969一)，男 ，教授、博士生导师。主要研究方向：数据融 合、现代移动通信理论与技术、现代信号处理在移动通信中的 应用等。 Biography：WANG-Zhou，male，Master，major in Path Planning 0f Mobile Robot． (40o0~5 重庆 重庆邮电大学智能系统及机器人研究所1王洲 (Research Center of Intelligent System and Robotics。 Chongqing University of Posts and Telecommunications， Chongqing 40OO65．China)WANG Zhou 通讯地址：(400065重庆邮电大学自动化学院 77#信箱1王洲 (收稿日期：2008．07．23)(修稿日期：2008．09．．05) (上接第 186页) 算法控制无刷直流电机的数学模型，调节旋盖电机的旋盖力矩。 项目经济效益约为 100万元。 参考文献： 【1】SIMATIC$7-200系统手册．北京：西门子(中国)有限公司．2004．6 [2】熊幸明等．一种工业机械手的 PLC控制．微计算机信息．2006 ．． 1 1—1：120—122 【3】李朝青等．无线发送，接收 Ic芯片及其数据通信技术选编．北 京：北京航空航天大学出版社．2003．5 [4】彭魏臻．PPI分析．化工自动化及仪表．2006(4)：P．47—50 【5】程军．亿恒 (西门子)C166系列 16位单片机原理与开发 ． 北 京：北京航空航天大学出版社．2001．12 作者简介：季冰 (1978．4一)，江苏泰州人，硕士研究生 ， 助教．研 究方向：工业 自动化。 Biography：JI Bing('1978_4一)，Born in Jiangsu Taizhou．Posstgrad-． Hate，Teaching Assistant，Research Areas：Industrial Automation ． (200093上海医疗器械高等专科学校)季 冰 (200237华东理工大学 机械与动力工程学院1季 冰 (Shanghai Medical Instrumentation College，Shanghai 20093) JIBing (East China University of Science and Technology，Shanghai 2000237)JI Bing 通讯地址：(2ooo93上海市军工路 516号 306号楼 801室)季 冰 (收稿日~h2oo8．07．23) 稿13期：2008．09．O51 @国自控阁邮局订阅号：82．946 36。元／年一189— 维普资讯 http://www.cqvip.com