中级职称专业课作业.doc
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2011年职称专业课作业
13．基于强化学习方法的前馈动作泛化的基本方法.
答：
1、用Spline曲面的插补首先，作为插补经验数据的简单方法，通过用Spline函数插补几个条件下生成的驱动力波形，考虑得到在没有使用过的中间条件下的驱动力生成。
即把前面用启发式方法生成的驱动力波形并排在一起，对于各时刻通过Spline插补求解未使用过的中间条件下的驱动力值。
具体地，对于个时刻垂直于时间轴的平面内用3次Spline函数进行插补，张成Spline曲面，确定对于未经历过的树枝间距的驱动力。
用这种方法的好处是：
计算简单，需要存储的数据只是可用作启发式方法得到的经验数据。
2、用CMAC方法的插补
采用Spline曲面的插补方法因为是只能在3维空间的插补，若取时间和驱动力为参数，则只能再让一个参数变化。
因此，2个以上的控制目标、控制环境等条件参数同时变化的情况下，必须再一次重复启发式方法搜索求解。
比如说：
移动前后的树枝间隔连续变化的情况下，或者树枝的高度也同时变化的情况下，需要4维、6维插补，用这样的插补方法生成控制力是不可能的。
因此，采用可进行多元函数的插补的神经网络之一的小脑神经网络（CMAC）进行多个控制条件参数变化情况下的驱动力生成。
BMR机器人抓握树枝进行一次动作的时间不足1秒，所以不用反馈控制是很难控制的。
因为只有前馈的情况下，当有外界扰动时运动变化很大，很难把握住树枝目标。
因此，在前馈的同时还进行两个反馈控制，以尝试抑制外界扰动。
其一是对于目标轨迹的反馈控制，另一个是手指尖接近树枝目标处臂的方向反馈。
（1）轨迹追踪控制
其中：
目标轨迹可由实际顺利移动的实验得到的经验来确定。
首先，用与启发式方法生成驱动力时相同的条件下，通过记忆在无外界扰动的理想环境下让机器人动作顺利移动时得到的轨迹，将其作为目标轨迹。
然后，把这个实际已顺利进行动作时的轨迹称为理想轨迹。
然后，在没有经历过的条件下，用与插补关节驱动力同样的方法插补理想轨迹，来确定目标轨迹。
（2）臂方向反馈控制
臂方向反馈控制下，进行手抓握目标树枝的抓取方
向控制。
对于两杆BMR机器人，因为控制输入只有一个，所以不能直接在二维平面内控制手爪的位置。
可是为了对准树枝的方向，考虑如下可行的反馈控制。
如图所示，在手爪位置矢量r到达虚线范围内时，为了使抓握目标出线在关节轴和手爪连线的延长线上，用下式求得使a和b的夹角δ减小的反馈力矩：
这里，为使手爪移动到半径为u的接近树枝目标区域然后光滑地作用在目标树枝上，取反馈增益为KdP,KdD,有：
其中：
Kd,Kdo——分别对应KdP,KdP0或KdD,KdD0。
最终的控制力为前馈控制输入与两个反馈控制输入之和。
即：
因此，在运动过程中，将产生前馈的光滑运动，而且，由轨迹反馈控制控制外界扰动等的影响一边可以适应维持把握树枝的范围的轨迹，一边调整臂的方向接近树枝时的偏差，从而使反馈发生作用。
4、经验泛化及仿真
由启发式方法生成5种驱动力波形，用Spline曲面插补得到驱动力波形。
由仿真结果可知：
（1）在时间上，Over-hand-mode是有利的，但是需要低速大扭矩，从正到负的变化也很大。
所以，实际驱动机器人的话，可以说需要更强劲的电机。
（2）Over-hand-mode比under-handmode对目标的不确定性大。
这是因为手爪用较高的位置（即从目标树枝的前上方）去抓握树枝目标时，为减小接近速度，必须进行与重力场作用相反的大力矩控制，这时运动成为不稳定。
（3）在under-handmode模式下，因为由低位置接近目标时（即手爪用低于树枝的方位去抓握），一边减小动能，一边接近目标，靠重力场作用自然地使接近速度变小。
因此，认为Under-handmode下容易得到正确的运动，容易把握树枝。
14．强化学习方法的构成要素（或其基本构成）有哪些？
分别解释各组成部分？
答：
强化学习方法构成要素：
15．试述神经网络的基本原理；神经元模型？
答：
神经网络的结构是由基本的处理单元和各单元间相互连接方式决定的。
神经网络系统是由四部分组成：
即权值集、节点集、阈值集和输出集组成的。
16．CMAC（小脑神经网络）的特点有那些？
答：
操作速度很快，对于实时自适应控制可得到稳定性。
其操作特点是“查表”，需要占用较大的存储空间。
17．与RS232通信相比，RS485通信有哪些特点？
一台PC机（有RS232通信口）与一个由RS485总线组成的网络如何实现通信？
答：
由于RS-232接口标准出现较早，难免有不足之处，主要有以下四点：
（1）接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL电平
不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。
（2）传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps。
现在由于采用新的
UART芯片16C550等，波特率达到115.2Kbps。
（3）接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种
共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。
（4）传输距离有限，最大传输距离标准值为50米，实际上也只能用在15
米左右。
（5）RS-232只允许一对一通信，而RS-485接口在总线上是允许连接多达
128个收发器。
（6）一些公司专业生产的RS485集线器它能够把一路RS-485或一路RS-232
总线分割为4路RS-485总线，或者把四路RS-485信号汇集到一路RS-485或一路RS-232总线上来。
并且每个端口都独立具有光隔、短路、开路保护功能。
在系统发生故障的时候，内置的控制器能够及时的切断有故障的端口。
使RS485集线器保证每一端口都起到独立工作，达到互不干扰的效果。
每个端口可同时连接32个接点，可延长1200米RS-485信号，是改变RS-485总线布线中单一结构的最好选择。
答：
RS-232和RS-485转换的方法如下：
1、直接采用同时支持RS-485/232的主板；2、采用内置的转换卡（ISA）；3、外置的模块。
另外要注意的就是看是否有中继器，是否有FIFO的缓冲区，以及是否有光隔离等。
18．模糊理论的基本运算
答：
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