کنترل و بهینه سازی حرکت دسته ای یک توده رباتیکی به وسیله روش های الهام گرفته از طبیعت

اختصاصی از فی گوو کنترل و بهینه سازی حرکت دسته ای یک توده رباتیکی به وسیله روش های الهام گرفته از طبیعت دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

پایان‌نامه کارشناسی ارشد

کنترل و بهینه سازی حرکت دسته ای یک توده رباتیکی به  وسیله  روش های الهام گرفته از طبیعت

دانشگاه صنعتی شریف

156 صفحه در قالب word

فهرست مطالب

فصل1  1

مقدمه  1

1-1. حرکت توده­ای.. 2

1-2. حرکت توده­ای در سیستم‌های رباتیکی.. 4

1-3. مروری بر فصول پایان­نامه. 8

فصل2  10

مروری بر ادبیات توده رباتیکی و تعریف مسئله  10

2-1. مقدمه. 11

2-2. مروری بر پژوهش­های پیشین در زمینه توده رباتیکی.. 11

2-2-1. شبیه­ سازی و کنترل رفتاری توده با تعریف فاصله مطلوب بین­عضوی.. 11

2-2-2. شبیه­ سازی توده در حضور نیروهای بین­عضوی و پتانسیل محیطی.. 12

2-2-3. شبیه ­سازی توده با فرض دینامیک رسته یک و اثبات پایداری تمامیت توده 14

2-2-4. شبیه ­سازی توده با فرض دینامیک رسته یک در حضور موانع محیطی.. 19

2-2-5. شبیه­سازی توده با وجود محدودیت ارتباطی بین اعضای توده 20

2-2-6. استفاده از الگوریتم ژنتیک به منظور بهینه کردن پارامترهای یک توده رباتیکی.. 23

2-2-7. شبیه ­سازی توده رباتیکی جستجوگر و کمک­رسان.. 24

2-3. مدل توده رباتیکی استفاده شده در این رساله. 25

2-3-1. مدل­سازی توده رباتیکی.. 25

2-3-2. دینامیک حاکم بر حرکت توده 27

2-4. تعریف موضوع انجام شده در این رساله. 30

2-4-1. تعریف اهداف کنترلی توده 31

2-4-2. تعریف اهداف بهینه­سازی حرکت توده 31

2-5. بیان نوآوری و اهمیت موضوع رساله. 32

فصل3   34

اهداف کنترلی توده رباتیکی   34

3-1. مقدمه. 35

3-2. کنترلر بر مبنای یادگیری تقویتی.. 36

3-3. کنترلرهای تقویتی کلاسیک.... 36

3-4. کنترلرهای تقویتی نوین (کنترلرهای فازی- عصبی تطبیقی با وجود نقاد) 39

3-4-2. آموزش در کنترلرهای تقویتی نوین.. 44

3-5. کنترل رفتاری اعضای توده به منظور تقلید از رفتار مدل مطلوب... 48

3-5-1. مدل مطلوب و واقعی توده رباتیکی.. 48

3-5-2. طراحی کنترلر تقویتی نوین به منظور پیروی توده اینرسیال از رفتار مدل مطلوب... 49

3-5-3. نتایج شبیه­سازی حرکت اعضای توده 52

3-6. کنترل حرکت اعضای توده بر روی مسیر معین.. 62

3-6-1. طراحی کنترلر تقویتی نوین برای حرکت اعضای توده روی مسیر معین.. 62

3-6-2. نتایج شبیه­سازی کنترل حرکت اعضای توده روی مسیر مطلوب... 63

فصل4   69

بهینه سازی سرعت حرکت توده رباتیکی به وسیله الگوریتم پرواز پرندگان   69

4-1. مقدمه­ ای بر بهینه­ سازی.. 70

4-1-1. دسته­ بندی انواع مسائل بهینه­سازی.. 70

4-2. روشهای بهینه­سازی الهام گرفته شده از طبیعت... 71

4-3. الگوریتم بهینه­سازی پرواز پرندگان.. 73

4-3-1. معرفی الگوریتم ابتدایی بهینه ­سازی پرواز پرندگان ]39[ 73

4-3-2. ضعف الگوریتم بهینه ­سازی  PSO ]39[ 77

4-3-3. اصلاح روش PSO.. 78

4-3-4. گروه­ بندی ذرات در PSO.. 81

4-4. تعریف هدف بهینه ­سازی سرعت حرکت توده 82

4-5. به کارگیری الگوریتم پرواز پرندگان به منظور بیشینه ­سازی سرعت حرکت توده رباتیکی.. 83

4-5-2. نوآوری در الگوریتم پرواز پرندگان استفاده شده 86

4-6. نتایج شبیه­سازی.. 87

فصل5   94

بهینه سازی سرعت حرکت توده رباتیکی به وسیله الگوریتم مورچگان   94

5-1. مقدمه. 95

5-2. ارتباط غیرمستقیم در اجتماع مورچگان واقعی]49[ 96

5-2-2. آزمایش پل دو شاخه. 99

5-3. اجتماع مورچگان مجازی]49[ 102

5-3-1. تبخیر فرومون.. 105

5-4. مورچه­ های مجازی و مساله کوتاه­ترین مسیر]49[ 105

5-5. رویکرد بهینه­سازی اجتماع مورچگان ]49[ 108

5-6. به کارگیری الگوریتم مورچگان برای بیشینه کردن سرعت حرکت توده رباتیکی.. 110

5-7. نتایج شبیه­سازی.. 113

فصل6  116

بهینه سازی سرعت حرکت توده رباتیکی به وسیله الگوریتم ژنتیک     116

6-1. مقدمه. 117

6-2. الگوریتم ژنتیک.... 118

6-2-1. جمعیت در الگوریتم ژنتیک.... 118

6-2-2. تابع هدف و برازندگی.. 119

6-2-3. مراحل مختلف اجرای الگوریتم ژنتیک]54[ 120

6-2-4. معیار توقف الگوریتم ژنتیک.... 124

6-2-5. همگرایی الگوریتم ژنتیک.... 125

6-3. به کارگیری الگوریتم ژنتیک به منظور بیشینه­ سازی سرعت حرکت توده رباتیکی.. 126

6-4. نتایج شبیه­سازی.. 128

فصل7   131

نتیجه گیری و جمع بندی   131

7-1. نتیجه­ گیری و جمع­بندی.. 132

7-1-1. مقایسه نتایج به دست آمده از به کارگیری الگوریتم ­های پرواز پرندگان، مورچگان و ژنتیک در بهینه­ سازی سرعت حرکت توده رباتیکی.. 133

7-2. پیشنهادهایی برای ادامه کار در آینده 134

مراجع   136

حرکت توده ­ای

حرکت توده­ای یک نوع حرکت دسته­ جمعی هماهنگ است که معمولا با استفاده از ارتباطات اندک موجود بین اعضای آن و اطلاعات محدود از وضعیت کل سیستم انجام می­شود. با وجود توانایی و هوش محدود و اندک برای هر عضو، مجموعه این اعضا در کنار هم قادر به انجام اهداف سطح بالا و قابل توجهی هستند. این ویژگی باعث شده است که سیستم­های دارای این نوع حرکت اهمیت ویژه­ای پیدا کنند و از آنها برای انجام کارهای مختلف استفاده شود. حرکت توده­ای در سیستم­های بیولوژیکی، از تقابل بین مولکول‌ها و سلول‌ها گرفته تا اکولوژی رفتاری گروه‌های حیوانی، بسیار فراوان دیده می­شود. به طور مثال، دسته‌های پرندگان و ماهی‌ها توانایی حرکت با یک شکل مشخص و به صورت یک سیستم واحد را دارند (شکل‌های (1-1) و (1-2)). تحقیقات انجام گرفته نشان می­دهد که حرکت­های توده­ای در طبیعت در حالی صورت می‌گیرد که اعضای توده از دیدگاه جابجایی و موقعیت گیری، دارای رفتارهای تعاملی بسیار ساده در بین خود هستند. هر عضو توده تنها با مشاهده وضعیت اعضایی از گروه که در نزدیکی‌اش قرار دارد اقدام به تصمیم گیری می‌کند و از محرک‌های محیطی در جابجایی و رفتار خود تأثیر می‌پذیرد ]2-1[.

زندگی در مجموعه احتمال زیست را افزایش می‌دهد، زیرا:

• محدوده دید و آگاهی از عوامل محرک محیطی افزایش می‌یابد.
• نیازی نیست تا همیشه موجود در حداکثر هوشیاری باشد.
• قدرت برخورد با عوامل مزاحم محیطی بالا می‌رود.

در نتیجه حرکت توده­ای ذرات افزایش ایمنی و توانایی را برای هر عضو توده به دنبال دارد.

• تجمع در گروه ماهی‌ها [1].

• ایجاد الگو در حین مهاجرت دسته غاز‌های برفی [1].

• حرکت توده­ای در سیستم‌های رباتیکی

همین طور که در بخش (1-1) گفته شد، حرکت توده­ای در طبیعت اطراف بسیار دیده می­شود. وجود این منبع طبیعی باعث شده است که دانشمندان با مشاهده طبیعت و الهام از آن برای پیشبرد اهداف علمی بشر استفاده بسیاری کنند. اولین بار بردر در سال 1954 ]3[ و پارتریج در سال 1982 ]4[ حرکت توده­ای دسته ماهی­ها و پرواز پرندگان را مورد بررسی و مشاهده قرار دادند.

یک دلیل مهندسی مهم برای مطالعه حرکت‌های توده­ای و هماهنگ افزایش علاقه به سیستم‌های ربات‌های متحرک است]2[. با ایده گرفتن از حرکات توده­ای جانوران و رفتار بین آنها زمینه جدیدی در علم رباتیک به وجود آمد که حرکات توده رباتیکی[2] را شبیه­سازی می­کند.

توده رباتیکی از تعدادی ربات­های همسان[3]-که هر کدام از آنها در این توده دارای قابلیت­های پایین هستند- تشکیل شده است که این تعداد در کنار هم و به­طور جمعی توانایی­های قابل توجهی پیدا می­کنند. این دیدگاه وجود دارد که سیستم‌های رباتیکی توده­ای به زودی از نظر اقتصادی به صرفه شده و انجام کارهای متنوعی که نیاز به نوعی درک توزیعی از محیط و همکاری گروهی دارند را بر عهده خواهند گرفت. از جمله این کارها جستجو و نجات، مراقبت، نظارت محیط، اکتشافات فضایی، دفع زباله‌های خطرناک و عملیات‌های نظامی هستند (شکل‌ (1-3))]2[.

 

ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است

متن کامل را می توانید در ادامه دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن برای نمونه در این صفحه درج شده است ولی در فایل دانلودی متن کامل همراه با تمام ضمائم (پیوست ها) با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند موجود است