5.3.3. Знакомство с правилами управления роботом.
Данные, показанные на рис. 5.16, получаются из данных порогового изображения. Расстояние, угол и ширина являются нечёткими значениями. Однако, принимая во внимание вычисления времени в Модуле вывода, примем, что данные из распознаваемого изображения - это чёткие максимальные значения функций нечётких множеств.
ST(4)
LS(3) RS(5)
LM(2) RM(6)
LB(1) RB(7)
S(1)
M(2)
L(3)
а б
Рисунок 5.17. Движения робота
а Курс: ST прямо, LS левый малый, RS правый малый, LM левый средний, RM правый средний, RB правый полный, LB левый полный.
б Дистанция: S короткая (около 6 см), M средняя (около 12 см), L длинная (около 18 см). Значения в круглых скобках используются для вычислений.
Образец движений робота показан на рис. 5.17. Курс, по которому движется робот, имеет 7 разновидностей. Имеется также три разновидности расстояний при обработке изображения и шаге распознавания. Мы хотим управлять роботом без остановок для обработки изображений и распознавания препятствий и одновременно с этим управлять скоростью робота вместо того, чтобы контролировать пройденное им расстояние. Однако ни обработка изображения, ни распознавание не могут использоваться для управления роботом. Робот управляется посредством представления трёх типов расстояний. Вследствие сложности обработки графической информации, робот останавливается обработать и распознать данные с изображения.
Опишем правила нечёткого управления и метод вывода, который используется при управлении роботом. Согласно плану управления и форме дороги (узкая дорога, поворот либо перекрёсток), управляющие правила классифицируют в несколько групп: правила для движения вперёд, поворота налево, поворота направо и т. д. Модуль управления определяет, какую группу в базе правил управления нужно использовать для вывода.
Таблица 5.2. Значения функций для разной ширины дороги
Ширина дороги (см) |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
55 |
60 |
65 |
Узкая дорога |
10 |
10 |
10 |
8 |
5 |
3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Широкая дорога |
0 |
0 |
0 |
3 |
5 |
8 |
10 |
10 |
10 |
10 |
Правила управления роботом описаны лингвистически в если-то форме. Функции нечётких множеств дискретны. Например, функция для узкой дороги показана в табл. 5.2. Приведём типичный пример использования правил.
Правило для движения вперёд
Если х1 "около 30 см", х2 "лево", то у1 "RB", у2 - "М".
Здесь х1 - это расстояние до препятствия или стены; х2 - отклонение от прямолинейного курса движения робота; у1 - курс, по которому движется робот; у2 - расстояние, которое робот пройдёт за один цикл обработки изображения и шаг распознавания.
Далее - "около 30 см" и "лево" - нечёткие множества; "RB"- чёткое значение с весом 7, как показано на рис. 5.17; "М" - чёткое значение с весом 1.
Правило для поворота налево
Если х1 "широкий", х2 "около 50 см", х3 "лево", то у1 - "LS" , у2 - "М".
Здесь х1 - ширина дороги; х2 - расстояние до угла перекрёстка; х3 - отклонение от прямолинейного движения; у1 - курс, по которому робот движется; у2 - расстояние, которое робот проходит перед следующим циклом обработки изображения и шагом распознавания.
Далее "ширина", "около 50 см" и "лево" - это нечёткие множества; "LS" - чёткое значение с весом 3; "М" - точное значение с весом 2.
Теперь мы рассмотрим методы вывода. Даны следующие формулы:
R1: Если х1 есть А11, ..., хм есть А1м, то у есть В1
R1: Если х1 есть А21, ..., хм есть А2м, то у есть В2
... ...
R1: Если х1 есть Аn1, ..., хм есть Аnм, то у есть Вn
где х1, ..., хм входные переменные; у - выходная переменная; А11, ..., Аnm - нечёткое множество; В1, ..., Вn - точные значения. Когда вводят х1*, ..., хп*, то дают и функцию нечёткого множества А, записывая её как ма(х) - истинностное значение предпосылки если-то правила, вычисляемого как
gi = min(mai1(x*1), ..., maim(x*m)).
Вывод у* - это вывод из n правил. Он получается из среднего весового значения В.
n n
y* = giBi / gi.
i+1 i+1
Система уравнений выполняется, соответственно, над операциями с у1 и у2.