Смекни!
smekni.com

Методические указания по лабораторным работам Факультет: электроэнергетический (стр. 1 из 6)

Министерство образования Российской Федерации

ВОЛОГОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра управляющих и вычислительных систем

МОДЕЛИРОВАНИЕ

Методические указания

по лабораторным работам

Факультет: электроэнергетический

Специальность: 220100 -вычислительные машины,

комплексы, системы и сети

Вологда 2003

УДК 681.5

Моделирование: методические указания по лабораторным работам. - Вологда: ВоГТУ, 2003. 35 с.

Представленные методические указания по лабораторному практикуму соответствуют рабочей программе курса «Моделирование» и предназначены для студентов дневного отделения специальности 220100 -вычислительные машины, комплексы, системы и сети

Утверждено редакционно-издательским советом ВоГТУ

Составитель: В.Н. Бакаев, канд. техн. наук, доцент.

Рецензент: В.А. Горбунов, канд. физ-.мат. наук, до-

цент.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

Исследование системы с нечетким управлением

Цель работы: получение практических навыков работы с нечетким регулятором.

Задание на лабораторную работу: разработать систему нечетких правил и функций принадлежности для управления автомобилем на перекрестке [12].

При этом:

1. Автомобиль должен двигаться со скоростью не ниже 60 км/ч по улице вдали от светофора.

2. Автомобиль должен останавливаться на перекрестке на красный сигнал светофора.

3. Режим работы светофора в зависимости от варианта:

Вариант Режим работы светофора

1 "красный", "красный и желтый", "зеленый", "желтый"...

2 "красный", "красный и желтый", "зеленый", "желтый"...

А также светофор может не работать.

3 "красный", "желтый", "зеленый", "желтый"...

4 "красный", "красный и желтый", "зеленый", "желтый"...

А также светофор может мелькать желтым.

5 "красный", "красный и желтый", "зеленый", "желтый"...

А также светофор может не работать и мелькать желтым.

6 "красный", "красный и желтый", "зеленый", "желтый"...

Сигнала с системы технического зрения не всегда на 100%

достоверен.

7 "красный", "красный и желтый", "зеленый", "желтый"...

А также светофор может не работать. Сигнал с системы

технического зрения не всегда на 100% достоверен.

Если светофор мелькает желтым (варианты 5 и 6), то автомобиль должен проезжать перекресток со скоростью ниже 40 км/ч.

При нарушении правил автомобиль попадает в аварию. При этом Вы можете увидеть соответствующую анимацию.

Ниже приведена таблица состояния флагов опций для каждого варианта:

Таблица 1.

Состояние флагов опций для различных вариантов.

1 2 3 4 5 6 7

Светофор | Может не работать * * *

Светофор | Может мелькать желтым * *

Светофор | Красный и желтый * * * * * *

Автомобиль | 100% дост-сть датчиков * * * * *

Описание функциональной схемы автомобиля

Система управления автомобилем состоит из следующих блоков (Рис.1): телекамера, система технического зрения, нечеткий регулятор, система управления скоростью, исполнительная часть автомобиля. При этом все блоки, кроме нечеткого регулятора, мы будем рассматривать, как "черный ящик".

Система технического зрения обрабатывает видеоизображения, получаемые с телекамеры. При обработке изображения распознается образ светофора. На выходе системы формируется сигнал расстояния до светофора (X) и сигнал света светофора (С).

Система управления автомобилем

Рис.1

Эти сигналы совместно с сигналом спидометра автомобиля (V) поступают в нечеткий регулятор. В данной работе Вам предложено "научить" нечеткий регулятор обрабатывать эти сигналы. На выходе нечеткого регулятора нужно сформировать сигнал уставки на скорость (Y).

Сигнал уставки поступает на систему управления скоростью, а оттуда на исполнительную часть автомобиля.

В упрощенном варианте система технического зрения выдает достоверную информацию о сигнале светофора. Эта информация поступает в нечеткий регулятор в виде входной переменной С. Причем при красном сигнале светофора значение переменной С равно 0. При сигнале "красный и желтый" значение С=1. При "зеленом" С=2. И т.д. (см. таблицу 2).

Таблица 2.

Значение переменной С при различном состоянии светофора.

Состояние светофора Значение С

Красный О

Красный и желтый 1

Зеленый 2

Желтый 3

Желтый мерцает 4

Не работает 5

В вариантах 6 и 7 система технического зрения выдает недостоверный сигнал. В этом случае значение переменной С принимает не дискретное, а непрерывное значение. Т.е. при зеленом сигнале светофора значение С может составлять, например, 2.25. Это значит, что система технического зрения "видит" на светофоре зеленый свет с определенной долей вероятности. По умолчанию функции принадлежности по переменной С составлены так, что значение 2.25 к понятию "зеленый" будет относиться с достоверностью 0.5.

Сигнал расстояния до светофора (X) измеряется в метрах. Если светофор не найден или расстояние до него свыше 140 м., то значение этого сигнала равно 140 м. Сигнал со спидометра (V) и сигнал уставки (Y) измеряются в км/ч.

Порядок выполнения работы

1. Согласно варианту установите соответствующие опции.

2. Выберите пункт меню "Задача | Новая задача" или нажмите на соответствующую кнопку на панели инструментов.

3. Задайте функции принадлежности и правила (см. Как задать функции принадлежности, а также Как задать правила).

4. Запустите процесс. Для этого выберите пункт меню "Задача Работа" или выставите соответствующий флажок на панели инструментов. Также Вы можете воспользоваться отладчиком. Для этого выберите пункт меню "Fuzzy | Отладка" или нажмите F8.

5. Для перезапуска эксперимента (например, после аварии) выберите пункт меню "Задача Перезапуск" или нажмите Ctrl-F2.

6. Для изменения функций принадлежности или правил выберите пункт меню "Fuzzy Изменить" или двойным щелчком щелкните по рабочему полю окна.

7. Повторите пункты 3-6, пока не получите наилучший, на Ваш взгляд, результат.

Как начать новый проект

Чтобы начать новый проект выберите пункт меню "Задача | Новая задача".

Откроется окно "Нечеткий регулятор", в котором следует задать систему нечетких правил и функций принадлежности.

Как задать функции принадлежности

Откройте окно "Нечеткий регулятор" и выберите страничку "Функции принадлежности".

Перед Вами графический редактор функций принадлежности.

Чтобы задать новую функцию принадлежности, нажмите кнопку "Добавить" из группы "функции". В появившемся окне наберите имя новой функции и выберите ее аргумент.

Для того, чтобы изменить имеющуюся функцию принадлежности, выберите ее в списке "функции".

Редактирование функции заключается в рисовании ее графика. Для этого Вам предложено 4 инструмента: "Карандаш", "Перенос точки", "Вставка точки, разбив линию", "Удаление точки". Редактирование возможно только выбранной функции принадлежности, (см. Как составляются функции принадлежности).

Имена функций принадлежности пишутся непосредственно над их графиками.

Функции принадлежности можно удалять (кнопка "Удалить" из группы "функции"), копировать в буфер обмена (кнопка "Копировать"), вставлять из буфера обмена (кнопка "Вставить"), а также переименовывать (кнопка "Смена имя").

Функции принадлежности по переменной С жестко заданы и их изменять смысла не имеет. Однако, при необходимости можно получить к ним доступ, сняв с них флажок "только для чтения".

Как задать нечеткие правила

Откройте окно "Нечеткий регулятор" и выберите страничку "Правила".

В появившемся редакторе необходимо записать систему нечетких правил в виде текста, (см. Как составляются нечеткие правила).

Для удобства Вы можете воспользоваться макротекстом. Под полем редактора имеются списки из зарезервированных слов, имен переменных и функций принадлежности.

Для проверки ошибок в написании нажмите кнопку "Проверить".

Если есть необходимость сохранить правила в текстовый файл или загрузить правила из него, необходимо щелкнуть правой клавишей мыши по редактору и выбрать в всплывающем меню соответственно пункт "Сохранить правила" или "Загрузить правила".

Как выбрать метод деффазификации

Чтобы выбрать метод деффазификации (см. Как работает нечеткий регулятор) откройте окно "Нечеткий регулятор" и выберите соответствующий метод в группе "Метод".

Как запустить/перезапустить эксперимент

Для того чтобы запустить эксперимент, выберите пункт меню "Задача | Перезапустить".

Если же необходимо остановить/запустить время, выставьте/снимите галочку с пункта меню "Задача Работа" или выставьте/снимите соответствующий флажок на панели инструментов.

Как открыть окно "Нечеткий регулятор" снова

Для того чтобы открыть окно "Нечеткий регулятор" , выберите пункт меню "Fuzzy | Изменить" или нажмите соответствующую кнопку на панели инструментов или двойным щелчком щелкните по полю окна.

Как пользоваться отладчиком

Для запуска отладчика, выберите пункт меню "Fuzzy Отладка" или нажмите соответствующую кнопку на панели инструментов или просто нажмите F8.

Появится окно "Отладчик". В нем Вы можете увидеть систему нечетких правил и функций принадлежностей, набранных Вами (функции принадлежности не именуются).

Дальнейшее нажатие F8 будет выполнять нечеткие правила по шагам. При этом Вы можете наблюдать текущее значение всех переменных.