75、混合网络中的推理:从挑战到解决方案

混合网络中的推理:从挑战到解决方案

在之前的推理讨论中,我们主要聚焦于离散概率模型。然而,许多实际领域中存在着如温度、位置或距离等连续变量。本文将探讨涉及这些连续变量的图形模型中的推理任务。

1. 混合网络推理的挑战与解决方案概述

在图形模型中引入连续变量,从抽象层面看并非难事。我们可以使用多种不同的表示方法来处理条件概率分布(CPDs)或因子。就像在离散模型中进行推理一样,我们可以对因子进行乘法和边缘化操作,并且离散情况下的和积推理算法在连续情况下理论上也能应用。但实际上,正确实现这些基本操作存在诸多挑战。

连续变量因子的表示是一个难题。与离散变量不同,连续变量的因子没有通用的表示方法,通常需要为网络中的每个CPD或初始因子选择一个参数族。即使为所有初始因子选择相同的参数族,在进行因子乘法或边缘化操作后,结果可能不再属于该参数族,这使得推理过程中的中间结果难以表示。当原始网络中的因子需要使用不同的参数族时,情况会变得更加复杂,很难找到一个单一的参数族来正确编码所有中间因子。在某些涉及离散和连续变量的网络中,中间因子甚至无法用固定数量的参数表示,其表示大小会随网络规模呈指数增长。

边缘化步骤也存在挑战。在连续变量的情况下,边缘化需要进行积分操作,而不是离散情况下的求和。并非所有函数都可积,有些积分可能是无穷大或定义不明确。即使积分定义明确,也可能没有封闭形式的解,需要使用数值积分方法,而这些方法通常是近似的。

为了应对这些挑战,有几种解决方案。一种方法是离散化,即将连续变量的定义域离散成有限个区间,将连续变量转换为离散变量,从而将混合模型转化为标准的离散概率模型,使用标准的推理技术进行处理。另一种方法是基于消息传递的方法,这类方法主要围绕高

内容概要:本文围绕六自由度机械臂的人工神经网络(ANN)设计展开,重点研究了正向与逆向运动学求解、正向动力学控制以及基于拉格朗日-欧拉法推导逆向动力学方程,并通过Matlab代码实现相关算法。文章结合理论推导与仿真实践,利用人工神经网络对复杂的非线性关系进行建模与逼近,提升机械臂运动控制的精度与效率。同时涵盖了路径规划中的RRT算法与B样条优化方法,形成从运动学到动力学再到轨迹优化的完整技术链条。; 适合人群:具备一定机器人学、自动控制理论基础,熟悉Matlab编程,从事智能控制、机器人控制、运动学六自由度机械臂ANN人工神经网络设计:正向逆向运动学求解、正向动力学控制、拉格朗日-欧拉法推导逆向动力学方程(Matlab代码实现)建模等相关方向的研究生、科研人员及工程技术人员。; 使用场景及目标:①掌握机械臂正/逆运动学的数学建模与ANN求解方法;②理解拉格朗日-欧拉法在动力学建模中的应用;③实现基于神经网络的动力学补偿与高精度轨迹跟踪控制;④结合RRT与B样条完成平滑路径规划与优化。; 阅读建议:建议读者结合Matlab代码动手实践,先从运动学建模入手,逐步深入动力学分析与神经网络训练,注重理论推导与仿真实验的结合,以充分理解机械臂控制系统的设计流程与优化策略。
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