Федеральное агентство морского и речного транспорта

Федеральное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Морской государственный университет им. адм. Г.И. Невельского»

Кафедра автоматических и информационных систем

Разработка интеллектуальных систем

НА БАЗЕ НЕЧЁТКОЙ ЛОГИКИ В MATLAB

Лабораторная работа по дисциплине

«Системы искусственного интеллекта»

Тема: «Разработать нечёткий авторулевой»

Выполнил студент группы 14.51: Белогривая К.С.

Проверил преподаватель: Седова Н. А.

Владивосток

2012

Оглавление

Список обозначений 3

Введение 5

Постановка решаемой задачи 6

Анализ задачи 8

Описание входных и выходных лингвистических переменных 9

Система правил нечёткой продукции 11

Разработка интеллектуальной системы 13

Тестирование разработанной интеллектуальной системы на базе нечёткой логики 24

Заключение 26

Список используемой литературы 27

Список обозначений

АР – авторулевой;

БПМ – блок программ маневров авторулевого;

ГК – гирокомпас;

ДП – диаметральная плоскость судна;

ДСП – датчик скорости поворота;

ИСНЛ – интеллектуальная система нечёткой логики;

К – курс;

ЛП – лингвистические переменные;

РМ – рулевая машина;

РП – рулевой привод;

САУ – система автоматического управления;

САУк - систему автоматического управления движением судна по курсу;

NB - Negative big(Большая со знаком «-»);

NM - Negative medium(Средняя со знаком «-»);

NS - Negative small(Малая со знаком «-»);

ZE - Zero(Нулевая);

PS - Positive small(Малая со знаком «+»);

PS - Positive medium(Средняя со знаком «+»);

PS - Positive big(Большая со знаком «+»);

(t) - задающая курс судна функция;

, ,– степень принадлежности;

- масштабированное значение выходной величины;

- величина перекладки руля:

β – угол перекладки руля;

, - выходная величина;

- масштабного коэффициента;

- масштабированные значения входных величин;

, -логические переменные;

ψ – отклонение текущего курса судна от заданного;

ω – скорость поворота судна относительно вертикальной оси;

(t) - задающая угловую скорость функция;

ε – угловая скорость.

Введение

Авторулевой - прибор, предназначенный для автоматического управления судовым рулевым приводом и, следовательно, автоматически, без участия рулевого матроса, удерживающий судно на заданном курсе. Авторулевой также производит повороты и изменения курса на заданную величину. В соответствии с полученным от датчика авторулевого сигналом рулевой привод совершает перекладку руля на определенный угол в сторону, противоположную уходу судна с курса. Как только судно начнет возвращаться на заданный курс, авторулевой отведёт руль, затем, удерживая его, переложит руль в противоположную сторону. Основной режим работы авторулевого – автоматический [№1].

Постановка решаемой задачи

Необходимо разработать интеллектуальную систему на базе нечёткой логики авторулевого.

Стабилизация курса заключается в поддержании текущих значений угловой скорости и курса равными этим значениям путем компенсации рулем отклонений от них, вызванных случайными воздействиями. при решении этой задачи должна[№2]:

• измерять и поддерживать с требуемой точностью заданное значение курса на маневренных скоростях;

• производить минимально возможное количество включений РМ;

• обеспечивать минимальное отклонение руля по амплитуде;

• работать устойчиво без автоколебаний [№2].

При стабилизации курса используется принцип управления по отклонению, который состоит в формировании величины перекладки руля для удержания судна на курсе в зависимости от ошибок управления ε и ψ [№2].

Масштабирование

Фазификатор

БПМ

Масштабирование

Дефазификатор

(t),(t)

Нечеткий логический вывод

Постановка задачи.

РП

Судно

Ѱ, ε

,

β

К

ГК,

ДСП

Блок-схема №1. Блок-схема САУк с нечетким АР

При использовании такой схемы оператором масштабирования ошибки управления ψ и ε приводятся к диапазону [-3, 3]. Затем фаззификатор преобразует масштабированные значения в логические переменные с 7 термами[№2].

Согласно правилу логического вывода в зависимости от термов входных величин находятся 49 значений выходной величины (обозначим их ) в лингвистической форме. Степень принадлежности к ним действительного значения выходной величины определяется по правилу = min{, }[№2].

Затем как средневзвешенное вычисляется масштабированное значение выходной величины [№2]:

=

По с помощью масштабного коэффициентанаходится величина перекладки руля:=* [№2].

ω = (t) K = (t)

Управление курсом состоит в регулировании курса и скорости поворота судна. Соответственно ошибка этого управления включает ошибку курса (ψ) и угловой скорости (ε) [№2]:

ε = (t) - ω(t) Ѱ = (t) – К(t)

Цель управления курсом состоит в сведении этих ошибок к нулю [№2].