[發明專利]針對機器魚的高階迭代自學習控制方法、裝置及存儲介質

有效

• 申請號: 202110545908.0
• 申請日: 2021-05-19
• 公開（公告）號: CN113311705B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 韋蘊珊;陳穎宇;萬凱;許清媛;趙志甲
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郭浩輝;顏希文

1.針對機器魚的高階迭代自學習控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

構建第一控制增益集合，所述第一控制增益集合包括N個控制增益元素，每個所述控制增益元素包括M個控制增益以及每個控制增益元素各自對應的一個元素適應度；M和N均為正整數；

對所述第一控制增益集合中的控制增益元素進行擇優迭代得到目標控制增益集合，并將所述目標控制增益集合中適應度最高的控制增益元素中的M個控制增益作為目標控制增益進行輸出；

根據所述目標控制增益、第一控制輸入推力和第一跟蹤誤差進行高階迭代計算得到目標控制輸入推力，并根據所述目標控制輸入推力控制機器魚進行擺動，以獲得期望速度；所述第一控制輸入推力的初始值為預設值，所述第一跟蹤誤差根據擺動速度和期望速度計算得到。

2.根據權利要求1所述的針對機器魚的高階迭代自學習控制方法，其特征在于，每個所述控制增益元素各自對應的一個適應度是根據所述控制增益和所述第一跟蹤誤差計算而獲得，具體為：

獲取待計算的控制增益元素；

根據所述待計算的控制增益元素中M個控制增益和第一跟蹤誤差計算得到第二控制輸入推力；

根據所述第二控制輸入推力控制所述機器魚進行擺動，以獲得擺動速度，根據所述擺動速度和期望速度的差值得到第二跟蹤誤差的絕對值之和；

根據預設的第一閾值和所述第二跟蹤誤差的絕對值之和的差值得到所述待計算的控制增益元素的適應度。

3.根據權利要求2所述的針對機器魚的高階迭代自學習控制方法，其特征在于，對所述第一控制增益集合中的控制增益元素進行擇優迭代得到目標控制增益集合，具體包括：

對所述第一控制增益集合進行擴充：依次對所述第一控制增益集合中的控制增益元素進行判斷，選擇出滿足第一預設條件的控制增益元素，并對所述滿足預設條件的控制增益元素進行交叉算子和變異算子計算，獲得用于擴充所述第一控制增益集合的多個新的控制增益元素，并將所述多個新的控制增益元素添加到所述第一控制增益集合；

對所述第一控制增益集合進行擇優保留：根據第二預設條件對擴充后的第一控制增益集合中的所有控制增益元素進行擇優保留，得到優化后的第一控制增益集合，直到迭代次數滿足預設第二閾值，將所述第一控制增益集合作為目標控制增益集合進行輸出。

4.根據權利要求3所述的針對機器魚的高階迭代自學習控制方法，其特征在于，根據第二預設條件對擴充后的第一控制增益集合中的所有控制增益元素進行擇優保留，得到優化后的第一控制增益集合，具體為：

根據輪盤賭策略和精英保留策略對所述擴充后的第一控制增益集合中的控制增益元素進行選擇，得到優化后的第一控制增益集合。

5.根據權利要求4所述的針對機器魚的高階迭代自學習控制方法，其特征在于，根據所述目標控制增益、第一控制輸入推力和第一跟蹤誤差進行高階迭代計算得到目標控制輸入推力，具體為：

根據所述目標控制增益、所述第一控制輸入推力和所述第一跟蹤誤差，迭代計算目標控制輸入推力，每次迭代計算均根據當前的目標控制輸入推力控制所述機器魚進行擺動，繼而獲得目標跟蹤誤差，并根據當前的目標跟蹤誤差和目標控制輸入推力更新所述第一控制輸入推力和所述第一跟蹤誤差，直到所述目標跟蹤誤差滿足預設的指標條件時，輸出當前的目標控制輸入推力。

6.根據權利要求1至5任一項所述的針對機器魚的高階迭代自學習控制方法，其特征在于，根據所述目標控制輸入推力控制機器魚進行擺動，以獲得期望速度，具體為根據目標控制輸入推力序列控制機器魚進行擺動，以獲得期望速度序列，繼而實現期望運動軌跡。