Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Về Ứng Dụng Mạng Nơron Trong Nhận Dạng Và Điều Khiển

• Tác giả: Tạ Thị Chinh
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Hoài Nam
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa
• Đề tài: Ứng Dụng Mạng Nơ-Ron Trong Nhận Dạng Và Điều Khiển
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: MẠNG NƠ-RON VÀ ỨNG DỤNG
• 1.1. Lịch sử phát triển mạng nơ-ron
• 1.2. Mạng nơ-ron nhân tạo
• 1.3. Ứng dụng của mạng nơ-ron
• 1.4. Mô hình nơ-ron nhân tạo
• 1.4.1. Mô hình nơ-ron
• 1.4.2. Cấu trúc mạng
• 1.5. Ứng dụng trong điều khiển
• 1.5.1. Nhận dạng hệ thống
• 1.5.2. Thiết kế bộ điều khiển
• 1.5.3. Ứng dụng trong cánh tay Robot một bậc tự do
• 1.6. Kết luận chương 1
• 2. PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN DỰ BÁO DỰA TRÊN MẠNG NƠ-RON
• 2.1. Phương pháp điều khiển dự báo
• 2.2. Phương pháp điều khiển dự báo dựa trên mạng nơ-ron
• 2.2.1. Nhận dạng dùng mạng nơ-ron
• 2.2.2. Phương pháp tối ưu
• 2.2.3. Mô hình mạng nơ-ron
• 2.3. Kết luận chương 2
• 3. THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN DỰ BÁO CHO CÁNH TAY MÁY MỘT BẬC TỰ DO
• 3.1. Mô hình toán của cánh tay máy một bậc tự do
• 3.2. Nhận dạng dùng mạng nơ-ron
• 3.3. Tuyến tính hóa mạng nơ-ron
• 3.4. Thiết kế bộ điều khiển dự báo dùng mạng nơ-ron
• 3.5. Kết quả mô phỏng
• 3.6. Kết luận chương 3
• KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Về Ứng Dụng Mạng Nơron Trong Nhận Dạng

Mạng nơron đã trở thành một công cụ quan trọng trong lĩnh vực nhận dạng và điều khiển. Chúng được sử dụng để giải quyết nhiều bài toán phức tạp, từ nhận dạng hình ảnh đến điều khiển tự động. Sự phát triển của mạng nơron đã mở ra nhiều cơ hội mới cho các ứng dụng trong công nghiệp và nghiên cứu. Việc hiểu rõ về lịch sử và sự phát triển của mạng nơron sẽ giúp nhận thức rõ hơn về tiềm năng của nó trong tương lai.

1.1. Lịch Sử Phát Triển Mạng Nơron

Mạng nơron có nguồn gốc từ những nghiên cứu về hệ thần kinh của con người. Từ những năm 1940, các nhà khoa học đã bắt đầu phát triển các mô hình nơron nhân tạo. Những nghiên cứu này đã dẫn đến sự ra đời của các thuật toán như Back-propagation, giúp cải thiện khả năng học tập của mạng nơron.

1.2. Các Loại Mạng Nơron Nhân Tạo

Có nhiều loại mạng nơron khác nhau, bao gồm mạng nơron hồi tiếp, mạng nơron tích chập và mạng nơron nhiều lớp. Mỗi loại có những đặc điểm và ứng dụng riêng, từ nhận dạng hình ảnh đến xử lý ngôn ngữ tự nhiên.

II. Thách Thức Trong Ứng Dụng Mạng Nơron

Mặc dù mạng nơron mang lại nhiều lợi ích, nhưng cũng tồn tại nhiều thách thức trong việc áp dụng chúng vào thực tế. Các vấn đề như overfitting, thiếu dữ liệu huấn luyện và thời gian tính toán là những yếu tố cần được xem xét. Việc giải quyết những thách thức này là rất quan trọng để tối ưu hóa hiệu suất của mạng nơron.

2.1. Vấn Đề Overfitting Trong Mạng Nơron

Overfitting xảy ra khi mạng nơron học quá nhiều từ dữ liệu huấn luyện, dẫn đến khả năng tổng quát kém. Các phương pháp như regularization và dropout có thể được áp dụng để giảm thiểu vấn đề này.

2.2. Thiếu Dữ Liệu Huấn Luyện

Thiếu dữ liệu huấn luyện có thể làm giảm hiệu suất của mạng nơron. Việc sử dụng các kỹ thuật tăng cường dữ liệu có thể giúp cải thiện khả năng học tập của mạng trong những trường hợp này.

III. Phương Pháp Giải Quyết Vấn Đề Bằng Mạng Nơron

Để giải quyết các vấn đề trong nhận dạng và điều khiển, nhiều phương pháp đã được phát triển dựa trên mạng nơron. Các phương pháp này không chỉ giúp cải thiện độ chính xác mà còn tối ưu hóa thời gian xử lý. Việc áp dụng các thuật toán học sâu đã mang lại những kết quả ấn tượng trong nhiều lĩnh vực.

3.1. Phương Pháp Học Sâu Trong Nhận Dạng Hình Ảnh

Học sâu sử dụng các mạng nơron nhiều lớp để nhận dạng hình ảnh với độ chính xác cao. Các mô hình như Convolutional Neural Networks (CNN) đã chứng minh hiệu quả trong việc phân loại và nhận diện đối tượng.

3.2. Phương Pháp Điều Khiển Tự Động

Mạng nơron cũng được sử dụng trong điều khiển tự động, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và giảm thiểu lỗi. Các bộ điều khiển dựa trên mạng nơron có khả năng học hỏi từ dữ liệu thực tế để cải thiện hiệu suất.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Mạng Nơron

Mạng nơron đã được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ y tế đến công nghiệp. Các ứng dụng này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất mà còn tạo ra giá trị kinh tế lớn. Việc nghiên cứu và phát triển các ứng dụng mới sẽ tiếp tục mở ra nhiều cơ hội trong tương lai.

4.1. Ứng Dụng Trong Y Tế

Trong y tế, mạng nơron được sử dụng để chẩn đoán bệnh và phân tích hình ảnh y khoa. Các mô hình học sâu đã giúp cải thiện độ chính xác trong việc phát hiện các bệnh lý.

4.2. Ứng Dụng Trong Công Nghiệp

Trong công nghiệp, mạng nơron được sử dụng để tối ưu hóa quy trình sản xuất và kiểm soát chất lượng. Việc áp dụng công nghệ này đã giúp giảm thiểu chi phí và tăng năng suất.

V. Kết Luận Và Tương Lai Của Mạng Nơron

Mạng nơron đã chứng minh được giá trị của mình trong nhiều lĩnh vực và sẽ tiếp tục phát triển trong tương lai. Việc nghiên cứu và cải tiến các thuật toán sẽ giúp mở rộng khả năng ứng dụng của chúng. Tương lai của mạng nơron hứa hẹn sẽ mang lại nhiều đột phá trong công nghệ và khoa học.

5.1. Xu Hướng Nghiên Cứu Mới

Các xu hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực mạng nơron bao gồm việc phát triển các mô hình nhẹ hơn và hiệu quả hơn. Điều này sẽ giúp mở rộng khả năng ứng dụng của mạng nơron trong các thiết bị di động và nhúng.

5.2. Tương Lai Của Mạng Nơron Trong Công Nghệ

Mạng nơron sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của trí tuệ nhân tạo. Các ứng dụng trong tự động hóa, nhận dạng và phân tích dữ liệu sẽ ngày càng trở nên phổ biến.