Roboty to złożone, inteligentne maszyny, które łączą w sobie wiedzę z kilku dyscyplin, w tym mechaniki, elektroniki, sterowania, komputerów, czujników i sztucznej inteligencji 1,2. Coraz częściej roboty wspomagają lub nawet zastępują ludzi w miejscu pracy, zwłaszcza w produkcji przemysłowej, ze względu na przewagę, jaką mają roboty w wykonywaniu powtarzalnych lub niebezpiecznych zadań. Konstrukcja protokołu inteligentnego robota w obecnym badaniu opiera się na strategii sterowania w pętli zamkniętej, a konkretnie na planowaniu ścieżki w oparciu o algorytm genetyczny. Ponadto moduły funkcjonalne zostały ściśle podzielone 3,4, co może stanowić solidną podstawę do przyszłych prac optymalizacyjnych, dzięki czemu roboty będą miały dużą zdolność do rozbudowy.
Modułowa implementacja platformy robotycznej opiera się przede wszystkim na następujących metodach: wielowymiarowej strategii sterowania kombinacją w module sterowania silnikiem5,6, oraz inteligentnej eksploracji opartej na algorytmie genetycznym w module algorytmu optymalizacji.
Używamy podwójnej kontroli w pętli zamkniętej silnika prądu stałego i pracy silnika czterokwadrantowego w module sterującym silnikiem. Podwójna regulacja prędkości w pętli zamkniętej oznacza, że wyjście regulatora prędkości służy jako wejście regulatora prądu, umożliwiając mu sterowanie prądem i momentem obrotowym silnika. Zaletą tego systemu jest to, że moment obrotowy silnika może być kontrolowany w czasie rzeczywistym na podstawie różnicy między daną prędkością a rzeczywistą prędkością. Gdy różnica między podaną a rzeczywistą prędkością jest stosunkowo duża, moment obrotowy silnika wzrasta, a prędkość zmienia się szybciej, aby jak najszybciej doprowadzić prędkość silnika do podanej wartości, co umożliwia szybką regulację prędkości7,8,9. I odwrotnie, gdy prędkość jest stosunkowo zbliżona do podanej wartości, może automatycznie zmniejszyć moment obrotowy silnika, aby uniknąć nadmiernej prędkości, pozwalając prędkości osiągnąć daną wartość stosunkowo szybko bez błędu6,10. Ponieważ równoważna stała czasowa pętli prądu elektrycznego jest stosunkowo mała, silnik czterokwadrantowy 11,12 może reagować szybciej, aby stłumić wpływ zakłóceń, gdy system jest narażony na zakłócenia zewnętrzne. Pozwala to na poprawę stabilności i zdolności przeciwzakłóceniowych systemu.
Wybieramy algorytm genetycznej inteligentnej optymalizacji o najwyższej wydajności na podstawie wyników symulacji przeprowadzonej w MATLAB. Algorytm genetyczny to stochastyczny algorytm wyszukiwania równoległego oparty na teorii doboru naturalnego w genetyce. Jest to skuteczna metoda znajdowania globalnego optymalnego rozwiązania w przypadku braku jakichkolwiek wstępnych informacji. Traktuje zestaw rozwiązań problemu jako populację, zwiększając w ten sposób jakość rozwiązania poprzez ciągłą selekcję, krzyżowanie, mutacje i inne operacje genetyczne. Jeśli chodzi o planowanie tras przez inteligentne roboty, trudności pojawiają się w wyniku niewystarczających informacji początkowych, skomplikowanych środowisk i nieliniowości. Algorytmy genetyczne są w stanie lepiej rozwiązać problem planowania ścieżek, ponieważ posiadają globalną zdolność optymalizacji, dużą zdolność adaptacji i solidność w rozwiązywaniu problemów nieliniowych; Nie ma konkretnych ograniczeń dotyczących problemu; Proces obliczeń jest prosty; Nie ma też specjalnych wymagań dotyczących przestrzeni wyszukiwania 13,14.