6、自适应RBF神经网络控制与神经网络滑模控制仿真示例解析

自适应RBF神经网络控制与神经网络滑模控制仿真示例解析

1. 自适应RBF神经网络控制仿真示例

在自适应RBF神经网络控制中,给出了两个具体的仿真示例,下面将详细介绍这两个示例。

1.1 第一个示例
  • 系统动力学模型
    • 系统动力学可以表示为以下形式:
      [
      \begin{cases}
      \dot{x}_1 = x_2 \
      \dot{x}_2 = - 25x_2 + 133u + d(t) \
      y = x_1
      \end{cases}
      ]
      其中,(\alpha(x) = -25x_2),(\beta(x) = 133),(d(t) = 100\sin t),(x = [x_1, x_2]^T = [\theta, \dot{\theta}]^T)。
  • 初始状态与参考信号 :初始状态为(x = [0.5, 0]^T),参考信号为(y_d = \sin t)。
  • RBF输入向量与网络结构 :RBF的输入向量为(z = [x_1, x_2, s, s/\varepsilon, v]^T),采用5 - 9 - 1的网络结构。
  • 参数设计 :根据输入值的实际范围,对于每个高斯函数,(c_i)设计为([ -2, -1.5, -1, -0.5, 0, 0.5, 1, 1.5, 2 ]),(b_i)设计为5.0。
内容概要:本文围绕新一代传感器产品在汽车电子电气架构中的关键作用展开分析,重点探讨了智能汽车向高阶智能化演进背景下,传统传感器无法满足感知需求的问题。文章系统阐述了自动驾驶、智能座舱、电动化网联化三大趋势对传感器技术提出的更高要求,并深入剖析了激光雷达、4D毫米波雷达和3D-ToF摄像头三类核心新型传感器的技术原理、性能优势现存短板。激光雷达凭借高精度三维点云成为高阶智驾的“眼睛”,4D毫米波雷达通过增加高度维度提升环境感知能力,3D-ToF摄像头则在智能座舱中实现人体姿态识别交互功能。文章还指出传感器正从单一数据采集向智能决策升级,强调车规级可靠性、多模态融合成本控制是未来发展方向。; 适合人群:从事汽车电子、智能驾驶、传感器研发等相关领域的工程师和技术管理人员,具备一定专业背景的研发人员;; 使用场景及目标:①理解新一代传感器在智能汽车系统中的定位技术差异;②掌握激光雷达、4D毫米波雷达、3D-ToF摄像头的核心参数、应用场景及选型依据;③为智能驾驶感知层设计、多传感器融合方案提供理论支持技术参考; 阅读建议:建议结合实际项目需求对比各类传感器性能指标,关注其在复杂工况下的鲁棒性表现,并重视传感器整车系统的集成适配问题,同时跟踪芯片化、固态化等技术演进趋势。
内容概要:本文系统阐述了汽车电子软件测试的整体框架,重点围绕软件及系统集成测试、软件系统(需求)测试、验收测试、测试报告编写以及整体测试状态汇总五大核心环节展开。详细说明了软件集成测试系统集成测试在组件聚合、软硬协同、接口验证等方面的实施策略技术差异,明确了软件测试偏重逻辑正确性(白盒)、系统测试关注端到端行为表现(黑盒)的定位区分,并强调验收测试正从工程交付关口转变为用户价值验证的核心环节。同时,文章指出测试报告需建立需求用例间的可追溯链,整体测试状态汇总则是呈现软件质量全景的“仪表盘”,对于多域协同的复杂汽车系统至关重要。; 适合人群:从事汽车电子、嵌入式系统开发测试的工程师,尤其是工作1-3年、希望深入理解软件测试体系流程的中初级技术人员;也适用于项目管理人员和技术负责人; 使用场景及目标:①理解汽车软件测试各阶段的边界、职责协作关系;②掌握集成测试中软/硬件接口验证的方法论;③构建从技术测试到用户价值验证的全局视角,提升测试策略设计能力; 阅读建议:此资源以工程实践为基础,结合ASPICE等标准演进,不仅讲解测试技术细节,更强调测试管理用户思维的融合,建议结合实际项目流程对照学习,并关注各测试层级之间的衔接追溯机制。
### 单机械臂基于RBF神经网络自适应滑模控制 #### 背景介绍 单机械臂控制系统中的不确定性因素,如摩擦力、外部干扰以及参数变化等,会对系统的性能造成不利影响。为了提高控制精度并增强鲁棒性,采用径向基函数(RBF神经网络结合滑模控制是一种有效的解决方案。 #### RBF神经网络的作用 RBF神经网络能够有效地逼近复杂的非线性映射关系,对于未知或难以精确建模的动力学特性具有良好的学习和泛化能力。在单机械臂的应用场景下,该网络被用来补偿由于结构复杂性和环境变动所带来的误差项[^2]。 #### 滑模控制原理 滑模变结构控制(SMC)是一种特殊的非线性控制策略,它通过引入切换面使得系统状态沿此表面快速收敛到平衡点附近的小邻域内运动,并保持在此区域内稳定运行。这种机制赋予了SMC较强的抗干扰特性和较快的响应速度。 #### 组合应用方式 当把这两种技术结合起来应用于单连杆或多连杆形式的工业机器人时,则形成了所谓的“带RBFNN辅助的自适应SVM”。具体来说就是利用RBF NN来在线估计那些无法预先得知但却会影响最终效果的因素;而此同时依靠SMS所提供的强健框架去抵消这些预估出来的偏差量值,进而达成更优的整体表现水平[^3]。 #### 设计流程概述 1. **建立数学模型** 首先要构建起目标对象——即特定构型下单轴/多轴联动装置——的状态空间表达式。 2. **定义切换超平面** 根据所需完成的任务特点选定合适的s(switching function),这一步骤决定了后续整个过程能否顺利开展的关键所在之一。 3. **训练RBF神经网络** 使用历史数据集或者仿真平台来进行前期准备阶段的工作,确保所选架构具备足够的表征能力以覆盖所有可能遇到的情况。 4. **制定更新法则** 基于Lyapunov稳定性理论推导出自适应调整权重系数w的方法论,保证即使面对突发状况也能维持住既定方针不变形走样。 5. **实施实时监测反馈校正** 将上述各环节串联起来形成闭环体系之后便进入了最后也是最重要的部分:持续不断地采集现场实测信号作为输入源驱动算法迭代优化直至满足预定指标为止。 ```matlab % MATLAB伪代码示例 function u = adaptive_sliding_mode_control(x, rbf_net) % 定义切换函数 s 和其导数 ds/dt s = ...; % 计算期望加速度 a_d 及其对应的控制作用力 f_d ad = ... fd = inv(M)*(ad - C*v - G); % 获取当前时刻预测输出 y_hat 并计算残差 e y_hat = predict(rbf_net, x); e = y_desired - y_hat; % 更新权值 w 利用梯度下降法或其他合适的方式 dw = learn_rate * phi' * (e + lambda*s); update_weights(rbf_net, dw); % 输出最终决定施加给执行机构的实际驱动力 U k = large_positive_constant; % SMC增益 u = sign(s)*k + fd; end ```
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