نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر

نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر

طراحی و شبیه‌سازی کنترلر یادگیری تقویتی عمیق عاطفی مبتنی بر شبکه القا برای کنترل کوادروتور

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی مکانیک دانشگاه اصفهان
2 دانشگاه اصفهان گروه مهندسی مکانیک
10.22060/mej.2026.24767.7898
چکیده
یادگیری تقویتی عمیق به‌عنوان یکی از رویکردهای پیشرفته در حوزه یادگیری ماشین، طی سال‌های اخیر به‌طور گسترده در کنترل سیستم‌های غیرخطی و چندمتغیره، به‌ویژه در ربات‌های پرنده و کوادروتورها، مورد توجه قرار گرفته است. با وجود پیشرفت‌های چشمگیر، الگوریتم‌های متداول یادگیری تقویتی عمیق همچنان با موانعی از قبیل ناپایداری در فرآیند همگرایی، نیاز به توان محاسباتی بالا و حساسیت شدید به پیکربندی شبکه‌های عصبی روبه‌رو هستند. این چالش‌ها موجب کاهش کارایی و محدودیت در تعمیم‌پذیری الگوریتم‌ها در شرایط واقعی می‌شود. در این پژوهش، یک کنترل‌کننده یادگیری تقویتی عمیق عاطفی مبتنی بر ادغام شبکه Inception معرفی شده و با کنترل‌کننده یادگیری تقویتی عمیق مرسوم برای مسئله تعقیب مسیر در کوادروتور مقایسه می‌گردد. معماری پیشنهادی با الهام از ساختار دو‌مسیره مغز انسان شامل مسیر منطقی و مسیر هیجانی طراحی شده است که امکان ایجاد یک مدل تصمیم‌گیری دوسویه را فراهم می‌آورد. این معماری با بهره‌گیری از شبکه‌های موازی، علاوه بر افزایش سرعت واکنش عامل و کاهش بار شناختی، موجب بهبود قابلیت تعمیم در مواجهه با محیط‌های ناشناخته نیز می‌شود. در طراحی تابع پاداش، تلاش شده است تا با حفظ سادگی و در عین حال هوشمندی، عامل توانایی یادگیری طیف وسیعی از حرکات متنوع را به دست آورد. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که کنترل‌کننده پیشنهادی نسبت به نسخه متداول، عملکرد برتری در زمینه پایداری پرواز، دقت در تعقیب مسیر و کارایی فرایند یادگیری ارائه می‌دهد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Design and Simulate an Emotional Deep Reinforcement Learning Controller Based on the Inception Network for Quadrotor Control

نویسندگان English

Peyman Norouzi 1
Hamed Shahbazi 2
keyvan Torabi 1
1 department of mechanical engineering
2 department of Mechanical engineering
چکیده English

Deep reinforcement learning, as one of the powerful approaches in machine learning, has found extensive applications in controlling nonlinear and multivariable systems, including flying robots. However, conventional deep reinforcement learning algorithms still face challenges such as instability in convergence, high computational complexity, and sensitivity to network configuration. In this research, an emotional deep reinforcement learning controller based on the Inception network is introduced and compared with a conventional deep reinforcement learning controller for the path tracking problem in quadrotors. The proposed approach, inspired by the architecture of parallel networks, reflects the dual-path structure of the brain, including the logical and emotional pathways, enabling the formation of a bidirectional decision-making model. This mechanism enhances reaction speed, reduces cognitive load, and improves generalization in unfamiliar conditions. Additionally, in designing the reward function, both simplicity and intelligence are considered so that the agent can remain adaptable to diverse trainable movements. Simulation results indicate that the proposed controller offers significant improvements in flight stability, path tracking accuracy and learning efficiency compared to the conventional version.Furthermore, the integration of emotional components in decision-making processes allows the quadrotor to better respond to dynamic environmental changes, showcasing its potential in real-world applications.

کلیدواژه‌ها English

Deep reinforcement learning algorithms
Emotional deep reinforcement learning controller
Quadrotor
Neural Networks

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 08 مهر 1405