Выбор структурных решений для нейросетевого управления экзоскелетом

При управлении процессом вертикализации экзоскелета необходимо решить задачу синтеза управления для того, чтобы обеспечить получение управления в виде функции вектора координат пространства состояний.

Для решения задачи синтеза мы будем использовать искусственную нейронную сеть. Использование нейронных сетей оправдано и апробировано ранее при настройке параметров адаптивных систем управления синтезом регуляторов. При обучении нейронной сети использовались два таких критерия, как:

a) точность достижения заданного терминального условия;

b) значение заданного интегрального функционала.

Обучение нейронной сети осуществляем алгоритмами обратного распространения ошибки или вариационным генетическим алгоритмом ВТА многокритериальной оптимизации [3,4]. Генетические операции реализует алгоритм на множествах векторов вариаций. аждым вектором вариаций описываются малые изменения кода значения одного из параметров нейронной сети, а также указывается в одном из слоев сети вид активационной функции. Обобщенная схема синтеза НС посредством обучения на примерах представлена на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 Обобщенная структурная схема синтеза нейронной сети для решения задачи управления

Обученная нейронная сеть при решении задачи синтеза формирует функцию управления, которая вырабатывает соответствующие управляющие воздействия на экзоскелет. Для решения задачи нами используется многослойная ИНС.

Обобщенная структура системы управления динамическим объектом с ИНС в обратной связи приведена на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 - Структура системы управления динамического объекта с искусственной нейронной сетью в обратной связи

На рисунке 2.3 x - это вектор состояния объекта управления, а u - является вектором управления, показатель x^f- является заданным терминальным состоянием.

Нейронной сетью выполняются на каждом слое функциональные преобразования входного сигнала. оличество входных слоев в сети равно размерности ⁿвектора состояния, а количество выходов нейронной сети равно размерности ^mвектора управления

48

Формально функцию нейронной сети можно в виде системы уравнений

49

где показатель K - является количеством начальных условий,

где Т_В - время вертикализации экзоскелета.

2.3