Правила продукций для нечеткой модели «Обход препятствий»

31 
Окончание табл. 1 
1 
2 
3 
4 
5 
6 
7 
8 
9 
7 
N 
Not F 
Not F 
F 
– 
F 
ZV 
UB 
8 
M 
Not F 
Not F 
Not F 
F 
F 
SV 
DS 
9 
N 
Not F 
Not F 
Not F 
F 
F 
ZV 
DB 
10 
M 
M 
Not F 
Not F 
Not F 
F 
SV 
F 
11 
N 
M 
Not F 
Not F 
Not F 
LB 
ZV 
F 
12 
M 
N 
M 
Not F 
Not F 
F 
SV 
F 
13 
N 
N 
M 
Not F 
Not F 
RB 
ZV 
F 
14 
M 
N 
N 
M 
Not F 
F 
SV 
F 
15 
N 
N 
N 
M 
Not F 
F 
ZV 
UB 
16 
M 
N 
N 
N 
M 
F 
SV 
F 
17 
N 
N 
N 
N 
M 
F 
ZV 
DB 
18 
M 
N 
N 
N 
N 
F 
SV 
F 
19 
N 
N 
N 
N 
N 
LB 
ZV 
F 
Для создания системы нечеткого вывода «Обход препятствий» воспользуемся 
средствами пакета расширения Fuzzy Logic Toolbox системы MATLAB [3, с. 163; 4, 
с. 451].
Графический интерфейс редактора FIS для системы нечеткого вывода типа 
Мамдани с пятью входными и тремя выходными переменными изображен на рис. 4, 
а графический интерфейс редактора правил после задания 19 правил нечеткого вы-
вода из табл. 1 – на рис. 5.
Рис. 4. Графический интерфейс редактора FIS для системы нечеткого вывода
«обход препятствий» 

32 
Рис. 5. Графический интерфейс редактора правил для системы нечеткого вывода
обхода препятствий 
В качестве метода дефаззификации выберем метод наименьшего из максиму-
мов (som), остальные параметры разрабатываемой нечеткой модели оставим пред-
ложенными системой MATLAB по умолчанию, а именно, логические операции над 
множествами (min – для нечеткого логического И, max – для нечеткого логического 
ИЛИ), метод импликации (min), метод агрегирования (max). 
Выполним анализ результатов поведения созданной нечеткой системы управ-
ления движением БПЛА для различных комбинаций входных переменных с помо-
щью программы просмотра правил (рис. 6). Результаты сведены в табл. 2. 
Рис. 6. Программа просмотра правил

33 
Таблица 2 
Анализ результатов поведения нечеткой системы управления движением БПЛА 
№ 
Входные переменные 
Выходные переменные 
Front 
Left 
Right 
Нigher 
Below Rotation Velocity Нeight 
1 
0.9 
0.5 
0.5 
0.5 
0.5 
0 
0.8 
0 
2 
0.5 
0.9 
0.5 
0.5 
0.5 
–0.2 
0.33 
0 
3 
0.2 
0.9 
0.5 
0.5 
0.5 
–0.4 
0 
0 
4 
0.5 
0.5 
0.9 
0.5 
0.5 
0.2 
0.33 
0 
5 
0.2 
0.5 
0.9 
0.5 
0.5 
0.4 
0 
0 
6 
0.5 
0.5 
0.5 
0.9 
0.5 
0 
0.33 
0.2 
7 
0.2 
0.5 
0.5 
0.9 
0.5 
0 
0 
0.4 
8 
0.5 
0.5 
0.5 
0.5 
0.9 
0 
0.33 
–0.2 
9 
0.2 
0.5 
0.5 
0.5 
0.9 
0 
0 
–0.4 
10 
0.5 
0.5 
0.5 
0.5 
0.5 
0 
0.33 
0 
11 
0.2 
0.5 
0.5 
0.5 
0.5 
–0.4 
0 
0 
12 
0.5 
0.2 
0.5 
0.5 
0.5 
0 
0.33 
0 
13 
0.2 
0.2 
0.5 
0.5 
0.5 
0.4 
0 
0 
14 
0.5 
0.2 
0.2 
0.5 
0.5 
0 
0.33 
0 
15 
0.2 
0.2 
0.2 
0.5 
0.5 
0 
0 
0.4 
16 
0.5 
0.2 
0.2 
0.2 
0.5 
0 
0.33 
0 
17 
0.2 
0.2 
0.2 
0.2 
0.5 
0 
0 
–0.4 
18 
0.5 
0.2 
0.2 
0.2 
0.2 
0 
0.33 
0 
19 
0.2 
0.2 
0.2 
0.2 
0.2 
–0.4 
0 
0 
Как следует из данных строки 1 табл. 2, в случае, если препятствие по ходу 
движения БПЛА (Front) находится на большом расстоянии (сектор свободен), то нет 
необходимости менять высоту и направление движения или снижать скорость.
Если препятствие впереди БПЛА обнаружено на среднем расстоянии и сектор 
слева свободен (строка 2 табл. 2), то необходимо снизить скорость до среднего зна-
чения и повернуть немного влево, не меняя высоты полета. Отрицательное значение 
переменной Rotation говорит о движении влево, положительное – вправо.
Если препятствие впереди БПЛА обнаружено на близком расстоянии и сектор 
слева свободен (строка 3 табл. 2), то необходимо снизить скорость до минимального 
значения и повернуть влево, не меняя высоты полета. 
Аналогичное поведение БПЛА наблюдается в случае свободного правого сек-
тора пространства (строки 4 и 5 табл. 2). При этом предполагается, что в секторах 
Front и Left наблюдаются препятствия на среднем или близком расстояниях. 
Если сектора в горизонтальной плоскости (Front, Left, Right) содержат препят-
ствия на среднем или близком расстояниях, а сектор Нigher – на большом расстоя-
нии, то необходимо уменьшить скорость движения и увеличить высоту (строки 6 и 
7 табл. 2). Увеличение высоты отображается положительным значением переменной 
Нeight, а уменьшение высоты – отрицательным значением. 
Если сектора Front, Left, Right, Нigher содержат препятствия на среднем или 
близком расстояниях, а сектор Below – на большом расстоянии, то необходимо 
уменьшить скорость движения и уменьшить высоту (строки 8 и 9 табл. 2). 
Если движение БПЛА происходит в условиях большого количества помех, то 
есть отсутствия свободных секторов, то движение будет направлено в сторону сред-
него расстояния до препятствия. Приоритет входных переменных соответствует рас-
смотренному выше для первых 9 правил: Front (наивысший приоритет), Left, Right, 
Нigher, Below (строки 10–18 табл. 2). 

34 
Если все сектора Front, Left, Right, Нigher, Below по ходу движения заняты 
препятствиями (строка 19 табл. 2), то БПЛА должен снизить скорость до нуля и вы-
полнять повороты влево, пока не обнаружится свободный участок.
Таким образом, приведенные в табл. 2 результаты говорят об адекватности 
построенной нечеткой системы управления движением низколетящих беспилотных 
летательных аппаратов с целью предотвращения столкновения с препятствиями. 

жүктеу/скачать 6.35 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: