基于粒子群算法優(yōu)化極限學(xué)習(xí)機(jī)的仿真機(jī)器魚策略.pdf

1、隨著機(jī)器人科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷地擴(kuò)大，陸地型機(jī)器人開始不能滿足人類改善生活條件、探索自然環(huán)境的需要。因此，許多國家先后建立起專門的研究機(jī)構(gòu)，用來進(jìn)行水下機(jī)器人的研究。同時，各種機(jī)器人競賽也在不同程度上推動了水下機(jī)器人的發(fā)展。本文就是以仿真機(jī)器魚的水球比賽作為研究背景，針對“搶球博弈”比賽項目進(jìn)行了深入的研究，并依據(jù)比賽場地的制約，以及仿真機(jī)器魚自身的運(yùn)動特點(diǎn)，提出了基于極限學(xué)習(xí)機(jī)的動作決策算法、基于區(qū)域劃分的單體運(yùn)輸

2、法，根據(jù)機(jī)器魚與目標(biāo)水球所處區(qū)域采用不同的控制策略，并將該算法成功地應(yīng)用于仿真機(jī)器人的水球比賽上，獲得良好的效果。
　　極限學(xué)習(xí)機(jī)也是一種機(jī)器學(xué)習(xí)算法，不同于傳統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，該算法只要求激活函數(shù)是無窮階可微的，而隱含層偏置與輸入權(quán)重可以隨機(jī)給定，不需要進(jìn)行迭代調(diào)整，通過一次計算就可以得到網(wǎng)絡(luò)的輸出權(quán)重。因此，該算法具備訓(xùn)練速度快、泛化能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。然而，由于每次初始化網(wǎng)絡(luò)時都是隨機(jī)的，導(dǎo)致訓(xùn)練終止時的誤差也不完全相同，進(jìn)而訓(xùn)練后的

3、權(quán)值和閾值也不完全相同，因此每次訓(xùn)練后的結(jié)果也略有不同。針對解決網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的優(yōu)化問題，本文提出了一種基于粒子群優(yōu)化算法的極限學(xué)習(xí)機(jī)，利用了粒子群優(yōu)化算法來選擇極限學(xué)習(xí)機(jī)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，從而獲得極限學(xué)習(xí)機(jī)的輸入層權(quán)值和隱含層偏差，并利用廣義逆計算得到輸出權(quán)值，有效提高了算法的穩(wěn)定性和魯棒性。
　　論文的主要工作包括以下幾個方面：
　　（1）簡要地描述了多機(jī)器人編隊控制和機(jī)器學(xué)習(xí)的研究現(xiàn)狀，說明了本文的選題意義和研究的主要內(nèi)容，詳細(xì)介

4、紹了比賽所用的機(jī)器魚的運(yùn)動特點(diǎn)、參數(shù)以及機(jī)器人水球比賽平臺。
　?。?）針對“搶球博弈”比賽項目對抗性強(qiáng)、控制難度高，需要考慮多機(jī)器魚之間的協(xié)作，以及環(huán)境復(fù)雜多變等特點(diǎn)，為了優(yōu)化控制策略，本文提出了機(jī)器魚的分工，并對場地進(jìn)行區(qū)域劃分，然后依據(jù)比賽的時間進(jìn)行階段劃分。最后綜合三個因素的作用，設(shè)計了多機(jī)器魚搶球博弈的有效策略，并通過實驗檢驗了該策略的效率和穩(wěn)定性。
　?。?）在比賽中，為了確保水球運(yùn)輸?shù)母咝院蜏?zhǔn)確性，機(jī)器魚需要