[發明專利]結合神經網絡控制的重載機器人位置控制器

在審

• 申請號: 201410810556.7
• 申請日: 2015-08-02
• 公開（公告）號: CN104493826A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 付磊;王富林;何杏興;徐晗
• 申請（專利權）人: 南京熊貓電子股份有限公司;南京熊貓電子裝備有限公司
• 主分類號: B25J9/18
• 分類號: B25J9/18;G06N3/02
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳建和

1.結合神經網絡控制的重載機器人位置控制器，其特征是，它包括神經網絡控制器和若干個伺服驅動器；

神經網絡控制器給各個伺服驅動器提供控制信息；每一個伺服驅動器包括速度控制器、位置控制器和電流控制器；

神經網絡控制器采用的是Elman網絡，Elman網絡是一種動態遞歸神經網絡結構，能夠克服動態系統辨識中的問題，保證了收斂速度，并且學習規則方法得到簡化；

根據重載機器人位置控制器即各伺服驅動器的設計，建立Elman神經網絡控制結構，Elman結構分為輸入層、隱含層、承接層和輸出層；其輸入層單元起信號傳輸作用，輸出層起線性加權作用，而隱含層的傳遞函數采用線性和非線性函數相結合；承接層選用線性的激活函數，記憶隱含層單元前一時刻的輸出值，是一步時延算子；輸入層連接傳感器的輸出，通過傳感器探測控制輸入信息，包括位置、速度、電流信號；Elman網絡通過自學習的方式完善其局部反饋和自反饋環節，使機器人控制網絡具有記憶功能，能夠適應比較復雜的動態環境；

神經網絡控制器輸出若干個位置信號、速度信號和電流信號分別給每個伺服驅動器，每個伺服驅動器驅動一個伺服電機，伺服電機通過其編碼器將位置信號和速度信號反饋給神經網絡控制器；神經網絡控制器選用PC機和PLC共同搭建，PC機通過強大的數據處理能力完成控制所需的計算；PLC主要完成信號處理和輸入輸出功能。

2.根據權利要求1所述的結合神經網絡控制的重載機器人位置控制器，其特征是，結合神經網絡控制的重載機器人位置控制器的輸入層連接伺服驅動器；神經網絡控制器有6個輸入和3個輸出，隱含層和承接層神經元個數定為10；承接層選用線性激活函數，隱含層選用非線性激活函數對數S型，采用這種有局部反饋和自反饋環節的Elman神經網絡控制器，使得結合神經網絡控制的重載機器人位置控制器具有記憶功能。

3.根據權利要求2所述的結合神經網絡控制的重載機器人位置控制器，其特征是，神經網絡控制器的承接層選用線性激活函數：

f(·):f(z)＝z

隱含層選用非線性激活函數對數S型：

(·):a(z)=11+e-z]]>

設和是控制器的輸入和輸出信號，和分別是承接層i結點的輸入和輸出，和分別是隱層j結點的輸入和輸出，w1_i,j是輸入結點i和隱層結點j的連接權值，w2_i,j是隱層結點i和輸出結點j的連接權值，w3_i,j是承接層結點i和隱層結點j的連接權值，反饋增益因子用μ表示，0≤μ≤1；

Elman神經網絡系統表示為如下公式：

o_ci(k)=net_ci(k)+μo_ci(k-1)]]>

net_hj(k)=Σi=1mw1i,jxi(k)+Σi=1lw3i,jo_ci(k)]]>

o_hi(k)=a(net_hj(k))]]>

net_ci(k)=o_hi(k-1)]]>

yj(k)=Σi=1lw2i,j·o_hi(k).]]>