Календарний план

№ п./п.	Назва етапів дипломного проекту (роботи)	Термін виконання етапів проекту (роботи)	Примітка
1	Огляд стану проблеми та постановка задачі	27.04- 29.04
2	Підбір літератури за напрямком магистерської	30.05 – 03.05
	роботи
3	Вибір методів рішення для реалізації та їх	04.05 – 10.05
	обґрунтування
4	Розробка фазі-регулятора для керування	11.05 – 17.04
	мобільним роботом
5	Розробка розділу «Охорона праці та безпека у надзвичайн»	18.05 – 24.05
	надзвичайних ситуаціях»
6	Оформлення пояснювальної записки	25.05 – 29.05
7	Оформлення графічної частини	30.05 – 31.05

Студент
	(підпис)
Керівник проекту (роботи)
		(підпис)

РЕФЕРАТ

Записка пояснювальна: ххс., ххрисунків, хтаблиць, хх джерел.

Целью данной магистерской аттестационной работы является разработка регулятора на основе нечеткой логики, который позволил бы мобильному роботу двигаться с как можно большей скоростью, при этом сохраняя точность управления.

В работе рассмотрены основные существующие на сегодняшний день методы построения регуляторов, проведен их анализ и сравнение. Произведено моделирование нечеткого регулятора в системе MATLAB.

ФАЗЗИ-ЛОГИКА, НЕЧЕТКОСТЬ, ТЕРМ, ЛИНГВИСТИЧЕСКАЯ ПЕРЕМЕННАЯ, РЕГУЛЯТОР, МОБИЛЬНЫЙ РОБОТ, ДАТЧИК, УПРАВЛЕНИЕ

ABSTRACT

Explanatory note:  nnpages,nnfigures,ntables,nnsources.

The purpose of this master's work is to develop fuzzy controller that would allow a mobile robot to move with the highest possible speed, keeping precise control.

The work describes the main currently existing methods of construction of regulators. An analysis and comparison of regulators was held. Fuzzy controller was modelled in the system MATLAB.

FUZZY-LOGIC, LINGUISTIC VARIABLE, MOBILE ROBOT, CONTROLLER, SENSOR, CONTROL

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 13

1 Обзор существующих алгоритмов управления 15

Анализ состояния проблемы и постановка задачи 15

1.1 Классические П, ПД, ПИД регуляторы 15

1.2 Регулятор с использованием искусственных нейронных сетей 21

1.2.1 - Регулятор на основе нейронной сети 21

1.2.2 Нейро-ПИД регулятор 24

1.3 Генетические алгоритмы 27

1.5 Выбор подхода управления роботом 32

2 НЕЧЕТКАЯ ЛОГИКА. Модели нечеткого логического вывода 34

2.1.1 Операции над нечеткими множествами 36

2.1.2 Нечеткие отношения 37

2.2 Построение нечеткой системы 38

2.3. Модели нечеткого логического вывода 43

2.3.2 Нечеткая модель типа Сугэно 47

3 Описание и принцип функционирования мобильных роботов 50

4 МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕЧЕТКОЙ СИСТЕМЫ В MATLAB 57

5 охрана труда и БЕЗОПАСНОСТЬ в чрезвычайных ситуациях 64

5.1 Анализ условий труда в научно-исследовательской лаборатории 64

5.2 Промышленная безопасность в научно-исследовательской лаборатории 69

5.3 Производственная санитария в научно-исследовательской лаборатории 71

4.5 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 74

ВЫВОДЫ 75

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК 78

Приложение А 80

2.2 Описание среды моделирования 55

2.3 Моделирование нечеткого регулятора 61

5 охрана труда и БЕЗОПАСНОСТЬ в чрезвычайных ситуациях. 53

5.1 Анализ условий труда в научно-исследовательской лаборатории 55

5.2 Промышленная безопасность в научно-исследовательской лаборатории 61

5.3 Производственная санитария в научно-исследовательской лаборатории 55

5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 70

Выводы. 76

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК 78

Приложение А 81

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СИМВОЛОВ, ЕДИНИЦ, СОКРАЩЕНИЙ И ТЕРМИНОВ

АСУ ‒ Автоматизированая система управления

АЦП ‒ Аналогово-цифровой преобразователь

ИК ‒ инфракрасный

ИНС ‒ Искусственные нейронные сети

КЕО ‒ Коэффициент естественной освещенности

КПО ‒ Коэффициент природной освещенности

НИЛ ‒ Научно-исследовательская лаборатория

НСУ ‒ Нечеткая система управления

ПК ‒ Персональный компьютер

ПЭВМ ‒ Персональная электронно-вычислительная машина

ВВЕДЕНИЕ

С повсеместным развитием микропроцессорной техники, измерительных систем, все большее распространение получают мобильные роботы. Спектр применения мобильных роботов огромен, так как они проникают практически во все сферы человеческой жизни. Известны как относительно простые мобильные роботы, помогающие человеку по хозяйству, например робот-пылесос, так и более сложные роботы, помогающие человеку в проведении спасательных операций или ведении военных действий. Отдельные классы мобильных роботов уже достигли других планет солнечной системы и продолжают радовать ученных своими открытиями. Не так давно, благодаря доступности и относительно невысокой цены робототехники, зародился новый вид спорта — интеллектуальный, участники которого соревнуются в конструировании наиболее совершенных робототехнических систем. Конкуренция и экстремальные условия соревнований создают идеальные условия для проверки на практике научно-технических новинок.

Мобильных роботов можно условно разделить на две большие группы ‒ управляемые человеком и автономные.

В первом случае, оператор должен непосредственно участвовать в управлении роботом. В некоторых ситуациях нельзя обойтись без такого подхода, но здесь имеются свои минусы:

-человеческий фактор

-помехи в канале передачи данных

-наличие зон радиомолчания

Во втором случае, роботы оснащены необходимыми датчиками, способными дать им комплексное представление о текущей ситуации. База знаний робота позволяет ему самостоятельно ориентироваться в окружающей среде и принимать решения о действиях, необходимых для выполнения поставленной задачи. В этом случае мобильный робот представляет собой интеллектуальную техническую систему, способную работать автономно. Функции человека-оператора сводятся лишь к наблюдению и постановке новых задач мобильному роботу. В свою очередь, робот передает сообщения оператору, имеющие целью уточнение команд, информирование оператора о текущей ситуации или о достижении поставленной цели. Таким образом, возникает диалог между человеком и роботом. Тем не менее, человеку не удобно общаться с роботом на чисто машинном языке. Было бы правильнее формулировать задачи, используя нечеткие и естественные с точки зрения человека пространственно-временные отношения. Развитие этого подхода состоит в том, чтобы найти естественную оценку ситуации, принять решение и обеспечить естественное с точки зрения человека поведение робота в заранее неопределенных условиях. Все эти задачи могут

быть решены с помощью применения методов нечеткой логики.

Таким образом, актуальной является проблема создания мобильных роботов, обладающих возможностью самостоятельного передвижения и выполнения поставленной задачи. Важную роль при этом играет проблема создания интеллектуальной системы управления, позволяющей роботу автономно выполнять поставленную задачу при минимальном участии человека.