Materiały pomocnicze do przedmiotu Wspomaganie decyzji i metody sztucznej inteligencji – ćwiczenie 05

Ćwiczenie 5.

Zadanie: Korzystając z pakietu Matlab/Simulink należy stworzyć adaptacyjny układ sterowania obiektem o równaniach (1). Do wyznaczenia sterowania wykorzystywany będzie neuronowy model odwrotny o strukturze przedstawionej na rysunku poniżej. Wstępne uczenie modelu powinno odbyć się w trybie off-line. Na wszystkie zmiany parametrów obiektu układ regulacji powinien reagować uaktualnienie modelu w trybie online.

x& = x

1

2

x& = −4 * sin x − x + u 2

( 1) 2

y = x 1

bi

i-ty neuron

b

xj

si

fi

wi

y

wij

Rys. Struktura neuronowego modelu odwrotnego.

Zadanie zostanie podzielone na trzy etapy: (1) zbieranie danych do uczenia, (2) uczenie w trybie off-line, (3) sprawdzenie poprawności działania układu adaptacyjnego.

Politechnika Łódzka, Instytut Automatyki 1

Materiały pomocnicze do przedmiotu Wspomaganie decyzji i metody sztucznej inteligencji – ćwiczenie 05

(1) Zbieranie danych do uczenia

Skonfigurować okno parametrów symulacji wg poniższego wzoru Zrealizować układ

(2) Uczenie w trybie off-line

Uruchomić poniższą procedurę uczenia

clc

wej=[yn yn1 yn2];

cel=[u];

net=newff(minmax(wej'),[4,1],{'tansig','purelin'}); net.trainParam.epochs=500;

net_ucz=train(net,wej',cel'); odp=sim(net_ucz,wej');

figure

plot(cel,'r');

hold on;

plot(odp,'g');

hold off;

Politechnika Łódzka, Instytut Automatyki 2

Materiały pomocnicze do przedmiotu Wspomaganie decyzji i metody sztucznej inteligencji – ćwiczenie 05

(3) Układ regulacji z uczeniem sieci neuronowej w trybie on-line (3.1) Zrealizować sieć neuronową w taki sposób, aby wartości wag i bias warstwy wyjściowej był

podawany z „zewnątrz”

(3.2) Korzystając z bloczków Constant i Mux dokończyć poniższy układ regulacji. Sprawdzić działanie układu regulacji. Obejrzeć przebiegi wartości zadanej i wyjściowej w przypadku zmiany wzmocnienia układu z 1 na 2 w chwili czasowej 25s.

Politechnika Łódzka, Instytut Automatyki 3

Materiały pomocnicze do przedmiotu Wspomaganie decyzji i metody sztucznej inteligencji – ćwiczenie 05

(3.3) Zrealizować drugą sieć neuronową, uczoną online

Politechnika Łódzka, Instytut Automatyki 4

Materiały pomocnicze do przedmiotu Wspomaganie decyzji i metody sztucznej inteligencji – ćwiczenie 05

(3.4) Zrealizować poniższy układ regulacji

Zadania do wykonania:

(1) Początkowe wartości wag powinny być równe wagom sieci uczonej offline.

(2) Uruchomić raz jeszcze algorytm sterowania, z losowo określonymi wagami początkowymi sieci neuronowej

(3) Zmodyfikować układ, poprzez wprowadzenie składnika momentum do algorytmu uczenia sieci.

Politechnika Łódzka, Instytut Automatyki 5