مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

کنترل تعادل دوچرخه بدون سرنشین با استفاده از یک سیستم طبقه‌بند بهبودیافته

نویسندگان
1 دانشگاه تهران
2 دانشکده فنی دانشگاه تهران
چکیده
در این مقاله، استفاده از یک سیستم طبقه بند یادگیرنده بهبود یافته برای کنترل تعادل دوچرخه بدون سرنشین در حال حرکت پیشنهاد شده است. ویژگی بارز سیستم های مزبور، بی نیازی از مدل دینامیکی سیستم و توانایی یادگیری رفتار سیستم به کمک مجموعه ای از حرکت های تصادفی در محیط واقعی است. بر خلاف پژوهش های پیشین که در آن ها دامنه متغیرهای خروجی کنترل گر بصورت گسسته در نظر گرفته شده و به همین دلیل استفاده از آن ها در کاربردهای واقعی عملا ناممکن شده است، در پژوهش حاضر کارآیی سیستم طبقه بند یادگیرنده با استفاده از تعریف دامنه پیوسته برای خروجی های آن ارتقا پیدا کرده و سپس از آن برای کنترل تعادل دوچرخه بدون سرنشین استفاده شده است. برای این کار با استفاده از توابع عضویت فازی، امکان تعریف دامنه متغیرهای خروجی بصورت پیوسته فراهم شده است. سیستم پیشنهادی همچنین دارای یک مکانیزم تخصیص پاداش پویاست که برای مقابله با پاسخ تاخیری دوچرخه که ناشی از جرم آن است، ابداع شده است. با استفاده از این مکانیزم، امکان محاسبه سریع پاسخ فراهم شده و استفاده از کنترل گر در کاربردهای زمان- حقیقی مانند کنترل وسایل بدون سرنشین امکان پذیر می گردد. به منظور نشان دادن کارایی سیستم پیشنهادی، یک مدل استاندارد دوچرخه با دو درجه آزادی مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که سیستم پیشنهاد شده نسبت به سیستم های طبقه بند مرسوم و همچنین نسبت به برخی استراتژی های کنترلی مرسوم گزارش شده در پژوهش های پیشین بهتر عمل می کند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Balance Control of an Unmanned Bicycle using an Improved Classifier System

نویسندگان English

Saeed Hashemnia 1
Masoud Shariat Panahi 2
چکیده English

In the present article, an improved Learning Classifier Systems (LCS) is proposed to control the balance of a moving unmanned bicycle. Significant characteristics of learning classifier systems is that they can learn through a set of system actions in the real world (similar to intelligent creatures) while no dynamic model of the system is needed. Contrary to studies reported in the literature where action domain of the controller is discrete and accordingly such controller cannot be used in real world applications, in the present study efficacy of the classifier system is enhanced by definition of continuous domain for the outputs, and then is used to control the balance of unmanned bicycle. A scheme based upon fuzzy membership functions is proposed which makes it possible for the domain of actions to be continuous. The proposed LCS features a dynamic reward assignment mechanism which is invented to cope with the bicycle’s delayed response due to its mass inertias. This allows the rapid calculation of the reward and hence enables the controller to be used in such real time applications as the balance control of unmanned vehicles. A standard 2 degree of freedom (2-DOF) bicycle model is employed to demonstrate the efficiency of the enhanced LCS. Simulation results show that the proposed classifier system outperforms traditional classifier system as well as some of the more common balance-control strategies reported in the literature.

کلیدواژه‌ها English

Balance control
fuzzy membership function
Learning Classifier System
unmanned bicycle