关于仿人智能控制HISC的研究——课程论文

惠州学院

HUIZHOU UNIVERSITY

智能控制导论

课程论文

题目：_______关于仿人智能控制的研究_____

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目录

摘要 (3)

一，关于仿人智能控制的简介 (3)

二，仿人智能的应用目的及其价值 (3)

三，仿人智能控制的基础研究 (3)

四，仿人智能的发展研究方向 (4)

1，工业机器人的仿人智能控制 (4)

2，双足机器人动态步行仿人智能控制 (5)

3，基于ＡＲＭ的仿人机器人及其控制平台研究 (8)

五，结论：仿人智能控制的研究与实现 (10)

引用查阅文献 (10)

关于仿人智能控制（HISC）的研究

摘要：针对现代社会的发展，人类用到的智能控制越来越多，涉及的范围广，专业的研究非常深入。但人类发现不可能缺少人类去进行的一些控制时，就需要到仿人智能控制了。仿人智能控制在很久以前就有人开始进行研究，并取得一定的成果，例如79年周其鉴教授提出了仿人智能控制的基本算法。仿人智能控制是非常的复杂的，所以一般都是专攻的方法去进行开发其控制的方向。仿人智能控制在现行社会中非常重要，能代替人类解决问题的同时效率也比人类要高，所以仿人智能控制在未来将会更加的重要，影响更加大。本文将会介绍仿人智能控制的基本算法，以及3种在仿人智能控制中起重要作用的专攻方向作为例子。

一，关于仿人智能控制的简介

在普通印象中，仿人智能就是模仿人类的行为动作。但事实上仿人智能里面不仅仅只是仿人动作的仿生学，还包括人类的智能思考及反应等的人类思维层面的模仿。

仿人智能中，人类的智能思考及反应动作等都被应用于军事，工业或民用中。而仿人智能的复杂程度难以想象，所以只能通过人类的研究来解锁他在机械中的应用。

现有仿人机器人系统的主要缺陷是对环境的适应性和学习能力的不足。机器的智能来源于与外界环境的相互作用，同时也反映在对作业的独立完成度上。机器人学习控制技术是实现仿人机器人在结构和非结构环境下实现智能化控制的一项重要技术。但是由于受到传感器噪音，随机运动，在线学习方式以及训练时间的限制，学习控制的实时性还不能令人满意。仍需要研究和开发新的学习算法，学习方式，以不断完善学习控制理论和相应的评价理论。针对机器人学习控制的研究，大都停留在试验室仿真的水平上。

二，仿人智能的应用目的及其价值

仿人智能在实际中应用广泛，他可以作为机器人的理论控制，使机器人能够同人类一样做出动作，对环境及工作的实时情况等的不确定性因素做出反应并调整后做出反应动作。由于人类的思维方式以及思考方式都太过复杂，难以将人类的全部思考范围以及人类的所有想法，反应等等的特殊想法都注入机器人的芯片中，所以现在大部分机器人都有其专门攻破的方向，比如生活服务机器人，特殊机器人，工业机器人，危险环境机器人，功能机器人及军事机器人等。仿人智能不仅是能用在机械中也可用于一些智能操作的电脑系统中，方便人类使用。但本篇论文主要讲的是人类将仿人智能用于工业机械中的应用及原理。仿人智能最终的目的都是服务人类，是人类能够减轻自己的负担，并且是人类的生产效率提高。仿人智能其价值体现在，使用效率，高错误率低且适应环境能力强。对人类未来的生活有巨大的影响。

三，仿人智能控制的基础研究

以下是人造机械在仿人智能控制中的应用。作为一种自制人造人类行为和智能控制理论思想，人类智能不仅提出了模型的特点，多模式控制和一系列基本概念，而且还涉及到智能控制器和系统建模，机械强度及其机械变化，性能指标，IQ和设计方法研究或机械方法，多系统协调解耦和控制研究。

1979年，根据周其鉴教授等人在重庆大学提出的半比例调节器，提出了以下仿人智能控制器的基本算法：

（1）静态特性和动态特性的类型如下（2）所示。根据（1）运算算法及其特征，控制器通过误差的两个简单关系特征及其变化率发现并判断系统处于两种运动状态。定量控制运算输出由误差峰值特征存储器与实时误差大小的关系决定。这些可以被看作是对人类动态的简单而粗糙的模仿。

HISC理论的发展是基于此。本文介绍的仿人智力控制不仅限于其基础研究，具体的控制算法可以参考李祖权先生的论文（仿人智力控制研究20年）。

四，仿人智能的发展研究方向

从上述仿人智能应用，HISC应用偏向于专业知识，使人类的智慧研究的发展方向有多种。根据其应用的应用及其应用需求来确定其研究方向。本文将介绍三种类仿人智能控制应用研究，简单介绍下一篇HISC研究及其应用。

1，工业机器人的仿人智能控制

工业机器人是多变量，非线性，时变系统，因此在高速，高精度要求下，只能

使用传统的PID控制才能达到人类所期望的效果。为了提高工业机器人运行的

稳定性，准确性和速度，在学术领域提出了一系列更先进，更智能的控制算法，

如实际控制过程中广泛应用的HISC。

（1）工业机器人的HISC 系统

HISC系统运行过程：首先，系统的动态信息空间被划分，得到系统的

特征模型。特征模型中当前系统的特征状态由特征识别确定，根据不

同的特征状态选择相应的控制模式。基于特征模型的多模态控制。引

进HISC进入工业机器人的控制，工业机器人HISC系统框图，如图1

所示。

（2）仿人智能控制器设计

2.特征模型设计

针对工业机器人的目标，将系统的动态信息空间划分为误差平面，获得

不同的特征状态，获得系统的特征模型。针对特征模型中不同特征状

态，采用不同的控制方式设计仿人智能控制器。特征模型如图1所示。

2，其中：区域1至7对应于特征模型中的不同特征状态，特征状态2

被细分为子状态，例如2-1,2-2和2-3; fde，E是相位轨迹的理想误差，

即仿人智能控制器设计中的瞬态性能指标。

2.参数修正2

对于具体的对象，为了能够自动设计仿人智能控制器，需要在特征模型

中自动校正阈值。而为了实现良好的轨迹，还需要专注于具体状态的

控制器参数进行校正。在本节中，参数修正分为两个阶段，第一阶段

为校正阈值参数，第二阶段为校正控制器参数。

3.稳定性分析

稳定性分析一直是HISC的难点。一方面由于受控对象的复杂性，另一

方面是HISC算法本身的模糊性和非分辨率。有鉴于此，在恒指中，从

系统不稳定监测的角度来研究智能控制问题的稳定性。根据动态系统

输出的稳定性原理，对于HISC系统，如果输出信息空间与稳定线性稳

定系统具有相同的稳定特性，则系统可以认为是稳定的，否则系统被认

为是不稳定的对控制器的设计进行相应的调整。

（3）通过仿真，可以看出，使用HISC来控制机器人，同时保持系统过冲的稳定性比使用PD控制要小得多，而稳态精度远高于使用PD控制器，这

可以考虑到广泛的性能指标。

工业机器人的解决方案是根据3自由度工业机器人设计的，通过建立特

征模型和相应的HISC设计参数，并将与传统PD控制器的仿真平台进

行了比较，验证了HISC可以考虑到更多方面的绩效指标。

2，双足机器人动态步行HISC

毫无疑问，类人机器人的多样性，多功能性和必要的灵活性是“智能”实施的主要因素。它是确保类人机器人的可塑性和与人交流的前提。仿人机器人的结构确定人是否可以接受，并不像人们那么重要。仿人机器人必须有两个类似于