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中科育人中科院背景提升项目智能控制技术及应用创新试验研究

时间:2019-11-28     作者:中科育人【原创】

智能控制技术及应用创新试验研究

项目简介

智能控制是具有智能信息处理、智能信息反馈和智能控制决策的控制方式,是控制理论发展的高级阶段,主要用来解决那些用传统方法难以解决的复杂系统的控制问题。智能控制研究对象的主要特点是具有不确定性的数学模型、高度的非线性和复杂的任务要求。

倒立摆(Inverted Pendulum System)是一个复杂的、不稳定的、可控可观的、非线性系统。它是进行智能控制理论教学及开展各种智能控制实验的理想实验平台。对倒立摆系统的研究能有效的反映控制中的许多典型问题:如非线性问题、鲁棒性问题、正定问题、随动问题以及跟踪问题等,具有重要的理论价值和应用价值。理论上,它是检验各种新的控制理论和方法的有效实验装置,同时,其控制方法在军工、航天、机器人和一般工业过程领域中都有着广泛的用途,如机器人行走过程中的平衡控制、火箭发射中的垂直度控制和卫星飞行中的姿态控制等。

随着智能控制理论的不断发展,越来越多的理论被成功运用于倒立摆系统的控制,如基于增强学习的控制方法、基于遗传算法的控制方法、基于模糊逻辑的控制方法、基于神经网络理论的控制方法等。

倒立摆的控制问题就是使摆杆尽快地达到一个平衡位置,并且使之没有大的振荡和过大的角度和速度。当摆杆到达期望的位置后,系统能克服随机扰动而保持稳定的位置。

此实习项目适合申请计算机、机器人、机电控制、人工智能、信息技术、智能系统、电机控制、自动化等相关专业的学员。通过本项目的学习,学员可以了解嵌入式系统的开发过程、平衡原理、PID控制算法、滤波算法、机电控制、惯性测量单元(IMU)及其姿态解算等,并实际编程对系统进行控制。实习结束后,导师会根据学生表现,出具推荐信。

项目内容

本项目理论联系实际,是各种原理、理论与实际控制的完美结合。本项目从最基本的嵌入式系统开发流程开始,让学员了解到机电控制、平衡原理、滤波算法等,通过实际编程完成对倒立摆系统的姿态解算和平衡控制。


招生对象和要求

大二以上优秀本科生和部分优秀高中生,计划申请计算机、机器人、机电控制、人工智能、信息技术、智能系统、电机控制、自动化等相关专业的学员,要求具备电子电路、嵌入式系统等专业的基础知识。为了更好的完成科研项目,项目组会以笔试和面试的形式对学生进行筛选。

时间安排    共4

时间

内容

第一周

内容1)通过查阅相关资料,学习嵌入式系统开发的基本流程,学习相关CPU和其它关键芯片的一些相关资料。

      2)搭建实验环境,并完成初步实验。

3)找到论文切入点,形成论文大纲

指导PPT汇报,实验演示,导师随时指导。

第二周

内容1)通过查阅相关资料,学习电机控制。

      2)完成电机控制驱动程序

      3)学习PID控制和卡尔曼滤波算法。

指导PPT汇报,实验演示,导师随时指导。

第三周

内容1)通过查阅相关资料和手册,学习姿态解算。

      2)使用卡尔曼滤波算法完成姿态解算程序

      3)通过当前姿态使用PID算法控制倒立摆平衡。

指导PPT汇报,实验演示,导师随时指导。

第四周

内容1)完善倒立摆平衡算法。

2)论文整体写作和不断修改

3)总结和探讨

指导实验演示,导师随时指导。

备注:实际安排顺序可根据情况做机动调整。

编辑:中科育人





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