تمّ في هذا البحث تطوير نموذج تأقلمي مستوحى من النّماذج الدّاخليّة للمخيخ يسمّى التعلّم بخطأ التغذية العكسيّة Feedback Error Learning (FEL), و هي الطّريقة الأم للتّحكم التّعلّمي الأمامي Learning Feed-forward Control(LFFC), و تعتمد على متحكّم تغذية عكسيّة بالإضافة إلى متحكم أمامي و هو عبارة عن شبكة عصبونيّة neural network يتمّ تدريبها عن طريق خرج متحكّم التغذية العكسيّة. و قد قمنا بتطوير هذه الطّريقة للتّحكم بذراع آليّة, بالإضافة إلى حل مسألة توازن النّواس المعكوس inverted pendulum و التّحكم بنظام التّعليق لباص, و تمّ تطوير هذه الطّريقة بإضافة شبكة عصبونيّة ثانية يتمّ تدريبها بواسطة خرج متحكّم FEL, و تمّت المحاكاة للأنظمة السّابقة على الحاسب باستخدام البيئة البرمجيّة Matlab and Simulink, و بيّنت النّتائج أنّ هذا التطوير يحسّن أداء التّحكم.
In this study we developed an adaptive model inspired by internal models in the cerebellum and this approach called Feedback Error Learning (FEL). FEL is the origin of Learning Feed-Forward Control (LFFC). It depends on Feedback Controller and Feed-Forward Controller which is a Neural Network, and this Neural Network uses feedback controller output as training signal. We developed this approach to control a robot arm, and to balance inverted pendulum and to control bus suspension system. We developed this approach by adding a second Neural Network, and this new Neural Network uses FEL controller output as training signal. We simulate these systems by using Matlab and Simulink, and we find that this development improves control performance.
Artificial intelligence review:
Research summary
في هذا البحث، تم تطوير نموذج تحكم تكيّفي مستوحى من النموذج المخيخي، يُعرف باسم التعلم بخطأ التغذية العكسية (FEL). يعتمد هذا النموذج على متحكم تغذية عكسية تقليدي ومتحكم أمامي يعتمد على شبكة عصبونية يتم تدريبها باستخدام خرج المتحكم العكسي. تم تطبيق هذا النموذج للتحكم في ذراع آلية، وتوازن النواس المعكوس، ونظام التعليق لباص. تم تطوير النموذج بإضافة شبكة عصبونية ثانية يتم تدريبها باستخدام خرج متحكم FEL. أظهرت نتائج المحاكاة باستخدام Matlab وSimulink أن هذا التطوير يحسن أداء التحكم بشكل ملحوظ. تم استخدام خوارزمية الانحدار المتدرج لتدريب الشبكات العصبونية، وتمت مقارنة الأداء بين النموذج التقليدي والنموذج المطور، حيث أظهر النموذج المطور تحسينات في سرعة الاستجابة ودقة التحكم.
Critical review
دراسة نقدية: على الرغم من أن البحث يقدم تحسينات ملموسة في أداء التحكم باستخدام النموذج المطور، إلا أن هناك بعض النقاط التي يمكن مناقشتها. أولاً، لم يتم توضيح بشكل كافٍ كيفية اختيار معلمات الشبكات العصبونية وخوارزميات التدريب، مما قد يؤثر على قابلية تكرار النتائج. ثانياً، لم يتم اختبار النموذج على أنظمة حقيقية، بل اقتصر على المحاكاة باستخدام Matlab وSimulink، مما يثير تساؤلات حول أداء النموذج في البيئات الواقعية. ثالثاً، كان من الممكن تقديم تحليل أكثر تفصيلاً حول تأثير إضافة الشبكة العصبونية الثانية على تعقيد النظام وكفاءة الحسابات.
Questions related to the research
-
ما هو الهدف الرئيسي من البحث؟
الهدف الرئيسي هو تطوير متحكم تكيّفي يعتمد على النموذج المخيخي لتحسين عملية التحكم في الأنظمة المختلفة مثل الذراع الآلية والنواس المعكوس ونظام التعليق لباص.
-
ما هي الطريقة المستخدمة لتدريب الشبكات العصبونية في النموذج؟
تم استخدام خوارزمية الانحدار المتدرج لتدريب الشبكات العصبونية في النموذج.
-
ما هي الأنظمة التي تم اختبار النموذج عليها؟
تم اختبار النموذج على ذراع آلية، ونظام توازن النواس المعكوس، ونظام التعليق لباص.
-
ما هي الفائدة الرئيسية من إضافة شبكة عصبونية ثانية في النموذج؟
إضافة شبكة عصبونية ثانية تساعد في تحسين أداء التحكم من خلال تدريبها باستخدام خرج متحكم FEL، مما يؤدي إلى تحسين سرعة الاستجابة ودقة التحكم.
References used
KAWATO, M.; FURUKAWA, K., and SUZUKI, R. A hierarchical neural-network model for control and learning of voluntary movements. Biol. Cybernet. 57,1987, 169–185
KAWATO, M., and GOMI, H. A computational model of four regions of the cerebellum based on feedback error learning. Biol. Cybern. 68, ,1992, 95–103
KAWATO, M. Internal models for motor control and trajectory planning. Curr. Opin. Neurobiol. 9 ,1999, 718–727
ALBUS, J.S. A new approach to manipulator control: the cerebellar model articulation controller (CMAC). J. Dyn. Sys. Meas. Contr. 97, 1975, 220–227