Материал: Разработка нечеткой системы расхождения надводных судов со стационарными объектами

Разработка нечеткой системы расхождения надводных судов со стационарными объектами

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

МОРСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

имени адмирала Г.И. Невельского

Морской институт информационных технологий

Кафедра «Автоматических и информационных систем»

По дисциплине: «Системы искусственного интеллекта»

Тема: Разработка нечеткой системы расхождения надводных судов со стационарными объектами

Выполнила: студентка 14.51 группы

Шальнова А.И.

Владивосток 2014

Список обозначений

НЧС - нечеткая система;

ИС - искусственная система;

НЛ - Нечеткая логика;

ЛП - лингвистическая переменная;

ВЛП - входная лингвистическая переменная;

Т - базовое терм-множество;

I - универсальное множество;

M - подмножество;

C - столкновение с препятствием спереди;

ОС - препятствие спереди близко;- до препятствия спереди меньше полпути;- препятствие спереди на полпути;- препятствие спереди близко;- нет препятствий спереди.- столкновение с препятствием спереди;ОС - препятствие слева близко;- до препятствия слева меньше полпути;- препятствие слева на полпути;- препятствие слева близко;- нет препятствий слева.- столкновение с препятствием справа;ОС - препятствие справа близко;- до препятствия справа меньше полпути;- препятствие справа на полпути;- препятствие справа близко;- нет препятствий;- полное лево;- влево;- левее;- прямо;- правее;- вправо;- полное право.

1. Постановка решаемой задачи

Разработать НЧС расхождения надводных судов со стационарными объектами.

В ходе выполнения лабораторной работы предстоит разработать нечёткую систему расхождения надводных судов со стационарными объектами, которая способствует самостоятельному движению судна в надводном пространстве, не сталкиваясь с препятствиями (Рис.1).

Рисунок 1. Схематичное изображение процесса расхождения судна со стационарными объектами (а - судно, б, с - стационарные объекты)

Нечеткая система позволит надводному судну управлять самим собой, избегая препятствий. Этого можно добиться путем выбора соответствующих входов/выходов[4]. Для определения маневра расхождения судна с препятствием требуется знать наличие расстояние до препятствия (близко, далеко, на полпути и т.д.) и положение препятствия относительно судна (слева, справа, спереди). На выходе получаем направление судна [4].

2. Анализ задачи

Направление движения судна зависит от того, с какой стороны и на каком расстоянии находится препятствие. Следуя из этого, для данной НЧС можно вывести три основных принципа определения направления:

.        Чем ближе препятствие справа, тем круче поворот влево (Рис. 2).

.        Чем ближе препятствие слева, тем круче поворот вправо (Рис. 3).

.        Чем ближе препятствие спереди, тем круче поворот влево/вправо.

Рисунок 2. Схематичное изображение принципа «Чем ближе препятствие справа, тем круче поворот влево». (a - само судно, b - стационарный объект в положении «касание препятствия», c - стационарный объект в положении «препятствие близко», d - стационарный объект в положении «препятствие ближе, чем на полпути», e - направление «левее», f - направление «влево», g - направление «полное лево»)

Рисунок 3. Схематичное изображение принципа «Чем ближе препятствие слева, тем круче поворот вправо». (a - само судно, b - стационарный объект в положении «касание препятствия», c - стационарный объект в положении «препятствие близко», d - стационарный объект в положении «препятствие ближе, чем на полпути», e - направление «правее», f - направление «вправо», g - направление «полное право»)

3. Описание входных и выходных ЛП

Для управления транспортным средством требуется знать положение препятствия по отношению к судну. Это положение слева, справа от судна или перед ним. Следующее что требуется знать это расстояние от нашей позиции до объекта. Если объект находится далеко, мы будем продолжать движение, пока он не приблизится, после мы выбираем направление дальнейшего движения в зависимости от того где находится стационарный объект. Это именно та информация, которую будет использовать для нейронной сети.

Вводим три положения объекта: слева, спереди и справа (Рис. 4). А также расстояния от судна до препятствия[4].

Рисунок 4. Положение объектов по отношению к судну (L - положение слева, F - положение спереди, R - положение справа)

3.1 Входные лингвистические переменные

Спереди «Front» Т = {Т1 - касание, Т2 - близко, Т3 - меньше полпути, Т4 - на полпути, Т5 - далеко, Т6 - нет препятствий}

Для наиболее удобного описания расстояния лучше использовать проценты. Поэтому универсальным множеством является отрезок I = [0; 100], измеряемый в процентах. На нём определены семь функций принадлежности: для значений T1, T2, T3, Т4, Т5, Т6 носителями которых являются подмножества соответственно:

M1 = [0; 6] - C «crash» (с англ. - «столкновение с препятствием»);

M2 = [3; 16] - ОС «obstacle close» (с англ. - «препятствие близко»);

M3 = [13; 26] - OILTH «obstacle is less than halfway» (с англ. - «до препятствия меньше полпути»);

М4 = [23; 56] - HTTO «halfway to the obstacle» (с англ. - «препятствие на полпути»);

М5 = [53; 96] - OF «obstacle far» (с англ. - «препятствие близко»);

М6 = [93; 100] - TANO «there are no obstacles» (с англ. - «нет препятствий»).

Рисунок 5. Входная ЛП «Спереди» в среде FuzzyTECH

Слева «Left» Т = {Т1 - касание, Т2 - близко, Т3 - меньше полпути, Т4 - на полпути, Т5 - далеко, Т6 - нет препятствий}

M1 = [0; 6] - LC «crash» (с англ. - «столкновение с препятствием»);

M2 = [3; 16] - LОС «obstacle close» (с англ. - «препятствие близко»);

M3 = [13; 26] - LOILTH «obstacle is less than halfway» (с англ. - «до препятствия меньше полпути»);

М4 = [23; 56] - LHTTO «halfway to the obstacle» (с англ. - «препятствие на полпути»);

М5 = [53; 96] - LOF «obstacle far» (с англ. - «препятствие близко»);

М6 = [93; 100] - LTANO «there are no obstacles» (с англ. - «нет препятствий»).

Рисунок 6. Входная ЛП «Слева» в среде FuzzyTECH

Справа «Right» Т = {Т1 - касание, Т2 - близко, Т3 - меньше полпути, Т4 - на полпути, Т5 - далеко, Т6 - нет препятствий}

M1 = [0; 6] - RC «crash» (с англ. - «столкновение с препятствием»);

M2 = [3; 16] - RОС «obstacle close» (с англ. - «препятствие близко»);

M3 = [13; 26] - ROILTH «obstacle is less than halfway» (с англ. - «до препятствия меньше полпути»);

М4 = [23; 56] - RHTTO «halfway to the obstacle» (с англ. - «препятствие на полпути»);

М5 = [53; 96] - ROF «obstacle far» (с англ. - «препятствие близко»);

М6 = [93; 100] - RTANO «there are no obstacles» (с англ. - «нет препятствий»).

Рисунок 7. Входная ЛП «Справа» в среде FuzzyTECH

3.2 Выходные лингвистические переменные

Выходной ЛП является направление движения судна.

Направление «Course» Т = {Т1 - полное лево, Т2 - влево, Т3 - левее, Т4 - прямо, Т5 - правее, Т6 - вправо, Т7 - полное право}.

Для написания направления лучше использовать градусы. Поэтому универсальным множеством является отрезок I = [0; 100], измеряемый в градусах. На нём определены семь функций принадлежности: для значений T1, T2, T3, Т4, Т5, Т6, Т7 носителями которых являются подмножества соответственно (Рис. 8):

M1 = [0; 15] - LLL «полное лево»;

M2 = [14; 29] - LL «влево»;

M3 = [28; 43] - L «левее»;

М4 = [42; 57] - F «прямо»;

М5 = [56; 71] - R «правее»;

М6 = [70; 85] - RR «вправо»;

М7 = [84; 100] - RRR «полное право».

Рисунок 8. Схематичное изображение ЛП «Направление»

Рисунок 9. Выходная ЛП «Направление» в среде FuzzyTECH

интеллектуальный нечеткий логика судно

4. Система правил нечетких продукций

Количество правил определяется как произведение термов всех входных лингвистических переменных:

* 6 * 6 = 216

Так как в этом проекте нет исключительных ситуаций, то в создании СИИ участвуют все 216 правил.

.1 Правила в виде таблицы

Таблица 1

4.2 Правила в виде списка

1.      ЕСЛИ «нет препятствий слева» И «нет препятствий спереди» И «нет препятствий справа» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «нет препятствий слева» И «нет препятствий спереди» И «препятствие справа далеко» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «нет препятствий слева» И «нет препятствий спереди» И «препятствие справа на полпути» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «нет препятствий слева» И «нет препятствий спереди» И «препятствие справа ближе чем на полпути» ТО «левее»;

.        ЕСЛИ «нет препятствий слева» И «нет препятствий спереди» И «препятствие справа близко» ТО «влево»;

.        ЕСЛИ «нет препятствий слева» И «нет препятствий спереди» И «столкновение с препятствием справа» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «нет препятствий слева» И «препятствие спереди далеко» И «нет препятствий справа» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «нет препятствий слева» И «препятствие спереди далеко» И «препятствие справа далеко» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «нет препятствий слева» И «препятствие спереди далеко» И «препятствие справа на полпути» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «нет препятствий слева» И «препятствие спереди далеко» И «препятствие справа ближе, чем на полпути» ТО «левее»;

.        ЕСЛИ «нет препятствий слева» И «препятствие спереди далеко» И «препятствие справа близко» ТО «влево»;

.        ЕСЛИ «нет препятствий слева» И «препятствие спереди далеко» И «столкновение с препятствием справа» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «нет препятствий слева» И «препятствие спереди на полпути» И «нет препятствий справа» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «нет препятствий слева» И «препятствие спереди на полпути» И «препятствие справа далеко» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «нет препятствий слева» И «препятствие спереди на полпути» И «препятствие справа на полпути» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «нет препятствий слева» И «препятствие спереди на полпути» И «препятствие справа ближе, чем на полпути» ТО «левее»;

.        ЕСЛИ «нет препятствий слева» И «препятствие спереди на полпути» И «препятствие справа близко» ТО «влево»;

.        ЕСЛИ «нет препятствий слева» И «препятствие спереди на полпути» И «столкновение с препятствием справа» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «нет препятствий слева» И «препятствие спереди ближе, чем на полпути» И «нет препятствий справа» ТО «левее»;

.        ЕСЛИ «нет препятствий слева» И «препятствие спереди ближе, чем на полпути» И «препятствие справа далеко» ТО «левее»;

.        ЕСЛИ «нет препятствий слева» И «препятствие спереди ближе, чем на полпути» И «препятствие справа на полпути» ТО «левее»;

.        ЕСЛИ «нет препятствий слева» И «препятствие спереди ближе, чем на полпути» И «препятствие справа ближе, чем на полпути» ТО «левее»;

.        ЕСЛИ «нет препятствий слева» И «препятствие спереди ближе, чем на полпути» И «препятствие справа близко» ТО «влево»;

.        ЕСЛИ «нет препятствий слева» И «препятствие спереди ближе, чем на полпути» И «столкновение с препятствием справа» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «нет препятствий слева» И «препятствие спереди близко» И «нет препятствий справа» ТО «влево»;

.        ЕСЛИ «нет препятствий слева» И «препятствие спереди близко» И «препятствие справа далеко» ТО «влево»;

.        ЕСЛИ «нет препятствий слева» И «препятствие спереди близко» И «препятствие справа на полпути» ТО «влево»;

.        ЕСЛИ «нет препятствий слева» И «препятствие спереди близко» И «препятствие справа ближе, чем на полпути» ТО «влево»;

.        ЕСЛИ «нет препятствий слева» И «препятствие спереди близко» И «препятствие справа близко» ТО «влево»;

.        ЕСЛИ «нет препятствий слева» И «препятствие спереди близко» И «столкновение с препятствием справа» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «нет препятствий слева» И «столкновение с препятствием спереди» И «нет препятствий справа» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «нет препятствий слева» И «столкновение с препятствием спереди» И «препятствие справа далеко» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «нет препятствий слева» И «столкновение с препятствием спереди» И «препятствие справа на полпути» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «нет препятствий слева» И «столкновение с препятствием спереди» И «препятствие справа ближе, чем на полпути» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «нет препятствий слева» И «столкновение с препятствием спереди» И «препятствие справа близко» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «нет препятствий слева» И «столкновение с препятствием спереди» И «столкновение с препятствием справа» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева далеко» И «нет препятствий спереди» И «нет препятствий справа» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева далеко» И «нет препятствий спереди» И «препятствие справа далеко» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева далеко» И «нет препятствий спереди» И «препятствие справа на полпути» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева далеко» И «нет препятствий спереди» И «препятствие справа ближе, чем на полпути» ТО «левее»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева далеко» И «нет препятствий спереди» И «препятствие справа близко» ТО «влево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева далеко» И «нет препятствий спереди» И «столкновение с препятствием справа» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева далеко» И «препятствие спереди далеко» И «нет препятствий справа» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева далеко» И «препятствие спереди далеко» И «препятствие справа далеко» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева далеко» И «препятствие спереди далеко» И «препятствие справа на полпути» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева далеко» И «препятствие спереди далеко» И «препятствие справа ближе, чем на полпути» ТО «левее»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева далеко» И «препятствие спереди далеко» И «препятствие справа близко» ТО «влево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева далеко» И «препятствие спереди далеко» И «столкновение с препятствием справа» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева далеко» И «препятствие спереди на полпути» И «нет препятствий справа» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева далеко» И «препятствие спереди на полпути» И «препятствие справа далеко» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева далеко» И «препятствие спереди на полпути» И «препятствие справа на полпути» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева далеко» И «препятствие спереди на полпути» И «препятствие справа ближе, чем на полпути» ТО «левее»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева далеко» И «препятствие спереди на полпути» И «препятствие справа близко» ТО «влево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева далеко» И «препятствие спереди на полпути» И «столкновение с препятствием справа» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева далеко» И «препятствие спереди ближе, чем на полпути» И «нет препятствий справа» ТО «левее»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева далеко» И «препятствие спереди ближе, чем на полпути» И «препятствие справа далеко» ТО «левее»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева далеко» И «препятствие спереди ближе, чем на полпути» И «препятствие справа на полпути» ТО «левее»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева далеко» И «препятствие спереди ближе, чем на полпути» И «препятствие справа ближе, чем на полпути» ТО «левее»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева далеко» И «препятствие спереди ближе, чем на полпути» И «препятствие справа близко» ТО «влево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева далеко» И «препятствие спереди ближе, чем на полпути» И «столкновение с препятствием справа» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева далеко» И «препятствие спереди близко» И «нет препятствий справа» ТО «влево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева далеко» И «препятствие спереди близко» И «препятствие справа далеко» ТО «влево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева далеко» И «препятствие спереди близко» И «препятствие справа на полпути» ТО «влево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева далеко» И «препятствие спереди близко» И «препятствие справа ближе, чем на полпути» ТО «влево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева далеко» И «препятствие спереди близко» И «препятствие справа близко» ТО «влево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева далеко» И «препятствие спереди близко» И «столкновение с препятствием справа» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева далеко» И «столкновение с препятствием спереди» И «нет препятствий справа» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева далеко» И «столкновение с препятствием спереди» И «препятствие справа далеко» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева далеко» И «столкновение с препятствием спереди» И «препятствие справа на полпути» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева далеко» И «столкновение с препятствием спереди» И «препятствие справа ближе, чем на полпути» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева далеко» И «столкновение с препятствием спереди» И «препятствие справа близко» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева далеко» И «столкновение с препятствием спереди» И «столкновение с препятствием справа» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева на полпути» И «нет препятствий спереди» И «нет препятствий справа» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева на полпути» И «нет препятствий спереди» И «препятствие справа далеко» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева на полпути» И «нет препятствий спереди» И «препятствие справа на полпути» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева на полпути» И «нет препятствий спереди» И «препятствие справа ближе, чем на полпути» ТО «левее»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева на полпути» И «нет препятствий спереди» И «препятствие справа близко» ТО «влево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева на полпути» И «нет препятствий спереди» И «столкновение с препятствием справа» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева на полпути» И «препятствие спереди далеко» И «нет препятствий справа» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева на полпути» И «препятствие спереди далеко» И «препятствие справа далеко» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева на полпути» И «препятствие спереди далеко» И «препятствие справа на полпути» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева на полпути» И «препятствие спереди далеко» И «препятствие справа ближе, чем на полпути» ТО «левее»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева на полпути» И «препятствие спереди далеко» И «препятствие справа близко» ТО «влево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева на полпути» И «препятствие спереди далеко» И «столкновение с препятствием справа» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева на полпути» И «препятствие спереди на полпути» И «нет препятствий справа» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева на полпути» И «препятствие спереди на полпути» И «препятствие справа далеко» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева на полпути» И «препятствие спереди на полпути» И «препятствие справа на полпути» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева на полпути» И «препятствие спереди на полпути» И «препятствие справа ближе, чем на полпути» ТО «левее»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева на полпути» И «препятствие спереди на полпути» И «препятствие справа близко» ТО «влево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева на полпути» И «препятствие спереди на полпути» И «столкновение с препятствием справа» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева на полпути» И «препятствие спереди ближе, чем на полпути» И «нет препятствий справа» ТО «левее»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева на полпути» И «препятствие спереди ближе, чем на полпути» И «препятствие справа далеко» ТО «левее»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева на полпути» И «препятствие спереди ближе, чем на полпути» И «препятствие справа на полпути» ТО «левее»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева на полпути» И «препятствие спереди ближе, чем на полпути» И «препятствие справа ближе, чем на полпути» ТО «левее»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева на полпути» И «препятствие препятствие спереди ближе, чем на полпути» И «препятствие справа близко» ТО «влево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева на полпути» И «препятствие спереди ближе, чем на полпути» И «столкновение с препятствием справа» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева на полпути» И «препятствие спереди близко» И «нет препятствий справа» ТО «влево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева на полпути» И «препятствие спереди близко» И «препятствие справа далеко» ТО «влево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева на полпути» И «препятствие спереди близко» И «препятствие справа на полпути» ТО «влево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева на полпути» И «препятствие спереди близко» И «препятствие справа ближе, чем на полпути» ТО «влево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева на полпути» И «препятствие спереди близко» И «препятствие справа близко» ТО «влево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева на полпути» И «препятствие спереди близко» И «столкновение с препятствием справа» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева на полпути» И «столкновение с препятствием спереди» И «нет препятствий справа» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева на полпути» И «столкновение с препятствием спереди» И «препятствие справа далеко» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева на полпути» И «столкновение с препятствием спереди» И «препятствие справа на полпути» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева на полпути» И «столкновение с препятствием спереди» И «препятствие справа ближе, чем на полпути» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева на полпути» И «столкновение с препятствием спереди» И «препятствие справа близко» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева на полпути» И «столкновение с препятствием спереди» И «столкновение с препятствием справа» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева ближе, чем на полпути» И «нет препятствий спереди» И «нет препятствий справа» ТО «правее»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева ближе, чем на полпути» И «нет препятствий спереди» И «препятствие справа далеко» ТО «правее»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева ближе, чем на полпути» И «нет препятствий спереди» И «препятствие справа на полпути» ТО «правее»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева ближе, чем на полпути» И «нет препятствий спереди» И «препятствие справа ближе, чем на полпути» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева ближе, чем на полпути» И «нет препятствий спереди» И «препятствие справа близко» ТО «влево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева ближе, чем на полпути» И «нет препятствий спереди» И «столкновение с препятствием справа» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева ближе, чем на полпути» И «препятствие спереди далеко» И «нет препятствий справа» ТО «правее»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева ближе, чем на полпути» И «препятствие спереди далеко» И «препятствие справа далеко» ТО «правее»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева ближе, чем на полпути» И «препятствие спереди далеко» И «препятствие справа на полпути» ТО «правее»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева ближе, чем на полпути» И «препятствие спереди далеко» И «препятствие справа ближе, чем на полпути» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева ближе, чем на полпути» И «препятствие спереди далеко» И «препятствие справа близко» ТО «влево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева ближе, чем на полпути» И «препятствие спереди далеко» И «столкновение с препятствием справа» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева ближе, чем на полпути» И «препятствие спереди на полпути» И «нет препятствий справа» ТО «правее»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева ближе, чем на полпути» И «препятствие спереди на полпути» И «препятствие справа далеко» ТО «правее»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева ближе, чем на полпути» И «препятствие спереди на полпути» И «препятствие справа на полпути» ТО «правее»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева ближе, чем на полпути» И «препятствие спереди на полпути» И «препятствие справа ближе, чем на полпути» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева ближе, чем на полпути» И «препятствие спереди на полпути» И «препятствие справа близко» ТО «влево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева ближе, чем на полпути» И «препятствие спереди на полпути» И «столкновение с препятствием справа» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева ближе, чем на полпути» И «препятствие спереди ближе, чем на полпути» И «нет препятствий справа» ТО «правее»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева ближе, чем на полпути» И «препятствие спереди ближе, чем на полпути» И «препятствие справа далеко» ТО «правее»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева ближе, чем на полпути» И «препятствие спереди ближе, чем на полпути» И «препятствие справа на полпути» ТО «правее»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева ближе, чем на полпути» И «препятствие спереди ближе, чем на полпути» И «препятствие справа ближе, чем на полпути» ТО «левее»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева ближе, чем на полпути» И «препятствие спереди ближе, чем на полпути» И «препятствие справа близко» ТО «влево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева ближе, чем на полпути» И «препятствие спереди ближе, чем на полпути» И «столкновение с препятствием справа» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева ближе, чем на полпути» И «препятствие спереди близко» И «нет препятствий справа» ТО «вправо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева ближе, чем на полпути» И «препятствие спереди близко» И «препятствие справа далеко» ТО «вправо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева ближе, чем на полпути» И «препятствие спереди близко» И «препятствие справа на полпути» ТО «вправо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева ближе, чем на полпути» И «препятствие спереди близко» И «препятствие справа ближе, чем на полпути» ТО «левее»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева ближе, чем на полпути» И «препятствие спереди близко» И «препятствие справа близко» ТО «влево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева ближе, чем на полпути» И «препятствие спереди близко» И «столкновение с препятствием справа» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева ближе, чем на полпути» И «столкновение с препятствием спереди» И «нет препятствий справа» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева ближе, чем на полпути» И «столкновение с препятствием спереди» И «препятствие справа далеко» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева ближе, чем на полпути» И «столкновение с препятствием спереди» И «препятствие справа на полпути» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева ближе, чем на полпути» И «столкновение с препятствием спереди» И «препятствие справа ближе, чем на полпути» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева ближе, чем на полпути» И «столкновение с препятствием спереди» И «препятствие справа близко» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева ближе, чем на полпути» И «столкновение с препятствием спереди» И «столкновение с препятствием справа» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «нет препятствий спереди» И «нет препятствий справа» ТО «вправо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «нет препятствий спереди» И «препятствие справа далеко» ТО «вправо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «нет препятствий спереди» И «препятствие справа на полпути» ТО «вправо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «нет препятствий спереди» И «препятствие справа ближе, чем на полпути» ТО «вправо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «нет препятствий спереди» И «препятствие справа близко» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «нет препятствий спереди» И «столкновение с препятствием справа» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «препятствие спереди далеко» И «нет препятствий справа» ТО «вправо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «препятствие спереди далеко» И «препятствие справа далеко» ТО «вправо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «препятствие спереди далеко» И «препятствие справа на полпути» ТО «вправо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «препятствие спереди далеко» И «препятствие справа ближе, чем на полпути» ТО «вправо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «препятствие спереди далеко» И «препятствие справа близко» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «препятствие спереди далеко» И «столкновение с препятствием справа» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «препятствие спереди на полпути» И «нет препятствий справа» ТО «вправо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «препятствие спереди на полпути» И «препятствие справа далеко» ТО «вправо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «препятствие спереди на полпути» И «препятствие справа на полпути» ТО «вправо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «препятствие спереди на полпути» И «препятствие справа ближе, чем на полпути» ТО «вправо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «препятствие спереди на полпути» И «препятствие справа близко» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «препятствие спереди на полпути» И «столкновение с препятствием справа» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «препятствие спереди ближе, чем на полпути» И «нет препятствий справа» ТО «вправо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «препятствие спереди ближе, чем на полпути» И «препятствие справа далеко» ТО «вправо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «препятствие спереди ближе, чем на полпути» И «препятствие справа на полпути» ТО «вправо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «препятствие спереди ближе, чем на полпути» И «препятствие справа ближе, чем на полпути» ТО «вправо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «препятствие спереди ближе, чем на полпути» И «препятствие справа близко» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «препятствие спереди ближе, чем на полпути» И «столкновение с препятствием справа» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «препятствие спереди близко» И «нет препятствий справа» ТО «вправо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «препятствие спереди близко» И «препятствие справа далеко» ТО «вправо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «препятствие спереди близко» И «препятствие справа на полпути» ТО «вправо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «препятствие спереди близко» И «препятствие справа ближе, чем на полпути» ТО «вправо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «препятствие спереди близко» И «препятствие справа близко» ТО «вправо»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «препятствие спереди близко» И «столкновение с препятствием справа» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «столкновение с препятствием спереди» И «нет препятствий справа» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «столкновение с препятствием спереди» И «препятствие справа далеко» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «столкновение с препятствием спереди» И «препятствие справа на полпути» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «столкновение с препятствием спереди» И «препятствие справа ближе, чем на полпути» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «столкновение с препятствием спереди» И «препятствие справа близко» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «столкновение с препятствием спереди» И «столкновение с препятствием справа» ТО «полное лево»;

.        ЕСЛИ «столкновение с препятствием слева» И «нет препятствий спереди» И «нет препятствий справа» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «столкновение с препятствием слева» И «нет препятствий спереди» И «препятствие справа далеко» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «столкновение с препятствием слева» И «нет препятствий спереди» И «препятствие справа на полпути» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «столкновение с препятствием слева» И «нет препятствий спереди» И «препятствие справа ближе, чем на полпути» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «столкновение с препятствием слева» И «нет препятствий спереди» И «препятствие справа близко» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «столкновение с препятствием слева» И «нет препятствий спереди» И «столкновение с препятствием справа» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «столкновение с препятствием слева» И «препятствие спереди далеко» И «нет препятствий справа» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «столкновение с препятствием слева» И «препятствие спереди далеко» И «препятствие справа далеко» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «столкновение с препятствием слева» И «препятствие спереди далеко» И «препятствие справа на полпути» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «столкновение с препятствием слева» И «препятствие спереди далеко» И «препятствие справа ближе, чем на полпути» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «столкновение с препятствием слева» И «препятствие спереди далеко» И «препятствие справа близко» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «столкновение с препятствием слева» И «препятствие спереди далеко» И «столкновение с препятствием справа» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «столкновение с препятствием слева» И «препятствие спереди на полпути» И «нет препятствий справа» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «столкновение с препятствием слева» И «препятствие спереди на полпути» И «препятствие справа далеко» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «столкновение с препятствием слева» И «препятствие спереди на полпути» И «препятствие справа на полпути» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «столкновение с препятствием слева» И «препятствие спереди на полпути» И «препятствие справа ближе, чем на полпути» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «столкновение с препятствием слева» И «препятствие спереди на полпути» И «препятствие справа близко» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «столкновение с препятствием слева» И «препятствие спереди на полпути» И «столкновение с препятствием справа» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «столкновение с препятствием слева» И «препятствие спереди ближе, чем на полпути» И «нет препятствий справа» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «столкновение с препятствием слева» И «препятствие спереди ближе, чем на полпути» И «препятствие справа далеко» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «столкновение с препятствием слева» И «препятствие спереди ближе, чем на полпути» И «препятствие справа на полпути» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «столкновение с препятствием слева» И «препятствие спереди ближе, чем на полпути» И «препятствие справа ближе, чем на полпути» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «столкновение с препятствием слева» И «препятствие спереди ближе, чем на полпути» И «препятствие справа близко» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «столкновение с препятствием слева» И «препятствие спереди ближе, чем на полпути» И «столкновение с препятствием справа» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «столкновение с препятствием слева» И «препятствие спереди близко» И «нет препятствий справа» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «столкновение с препятствием слева» И «препятствие спереди близко» И «препятствие справа далеко» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «столкновение с препятствием слева» И «препятствие спереди близко» И «препятствие справа на полпути» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «столкновение с препятствием слева» И «препятствие спереди близко» И «препятствие справа ближе, чем на полпути» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «столкновение с препятствием слева» И «препятствие спереди близко» И «препятствие справа близко» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «столкновение с препятствием слева» И «препятствие спереди близко» И «столкновение с препятствием справа» ТО «прямо»;

.        ЕСЛИ «столкновение с препятствием слева» И «столкновение с препятствием спереди» И «нет препятствий справа» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «столкновение с препятствием слева» И «столкновение с препятствием спереди» И «препятствие справа далеко» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «столкновение с препятствием слева» И «столкновение с препятствием спереди» И «препятствие справа на полпути» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «столкновение с препятствием слева» И «столкновение с препятствием спереди» И «препятствие справа ближе, чем на полпути» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «столкновение с препятствием слева» И «столкновение с препятствием спереди» И «препятствие справа близко» ТО «полное право»;

.        ЕСЛИ «столкновение с препятствием слева» И «столкновение с препятствием спереди» И «столкновение с препятствием справа» ТО «полное право»;

. Описание разработки интеллектуальной системы

Для разработки интеллектуальной системы на базе нечеткой логики воспользуемся программным продуктом FuzzTECH 5.54d. Так как программа FuzzyTECH не имеет ввода на русском языке, то все подписи будут делаться с использованием букв английского языка. Так как условные обозначения ЛП нечеткой системы изначально были на английском, в середе FuzzTECH они будут обозначаться также. Ниже приведены обозначения лингвистических переменных (Рис.10-Рис.13):

.        Спереди препятствие - Front

.        Слева препятствие - Left

.        Справа препятствие - Right

.        Направление, для расхождения с препятствием - Course

Все входные и выходная лингвистические переменные, а также блок правил были объединены в блок схему(Рис.14)[3].

Рисунок 10. Входная ЛП «Front» в среде FuzzyTECH

Рисунок 11. Входная ЛП «Left» в среде FuzzyTECH

Рисунок 12. Входная ЛП «Right» в среде FuzzyTECH

Рисунок 13. Выходная ЛП «Course» в среде FuzzyTECH

Рисунок 14. Схематичное определение направления движения судна в среде FuzzyTECH

Далее представлены сформированные в базе нечёткие правила (Рис.15).

Рисунок 15. База нечетких правил в среде FuzzyTECH

6. Тестирование НЧС

Тест 1

Тестирование системы с данными, подходящими под правило: ЕСЛИ «препятствие слева на полпути» И «препятствие спереди далеко» И «препятствие справа ближе, чем на полпути» ТО «левее».

Допустим, что движется судно, у которого на пути встречаются препятствия: слева, спереди и справа. Препятствие слева находится на полпути до судна. Препятствие спереди находится далеко от судна. Препятствие справа находится на расстоянии меньше, чем полпути.

Рисунок 16. правило: ЕСЛИ «препятствие слева на полпути» И «препятствие спереди далеко» И «препятствие справа ближе, чем на полпути» ТО «левее» (a - судно, b - «препятствие слева на полпути», c - «препятствие спереди далеко» , d - «препятствие справа ближе, чем на полпути», e - направление «левее»).

Данная ситуация соответствует маневру «левее». Вносим в систему следующие данные:

Front = 75.0000

Left = 40.0000

Right = 20.0000

Рисунок 17. Ввод данных

Рисунок 18. Значение ВЛП «Спереди»

Рисунок 19. Значение ВЛП «Слева»

Рисунок 20. Значение ВЛП «Справа»

Рисунок 21. Значение входной ЛП «Направление»

Рисунок 22. Правило выполняется

Рисунок 23. Зависимость от ВЛП «Спереди» и «Слева»

Рисунок 24. Зависимость от ВЛП «Спереди» и «Справа»

Рисунок 25. Зависимость от ВЛП «Справа» и «Слева»

Из Рис.21-Рис.22 следует, что НЧС сделала выбор в пользу маневра «Левее», т.е. выдала предполагаемый правильный результат.

Тест 2

Тестирование системы с данными, подходящими под правило: ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «нет препятствий спереди» И «препятствие справа на полпути» ТО «вправо».

Допустим, что движется судно, у которого на пути встречаются препятствия: слева и справа. Препятствие слева находится близко к судна. Препятствий спереди нет. Препятствие справа находится на полпути.

Рисунок 26. Правило ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «нет препятствий спереди» И «препятствие справа на полпути» ТО «вправо». (a - судно, b - «препятствие слева близко», d - «препятствие справа на полпути», c - направление «вправо»).

Данная ситуация соответствует маневру «вправо». Вносим в систему следующие данные:

Front = 99.0000

Left = 10.0000

Right = 40.0000

Рисунок 27. Ввод данных

Рисунок 28. Значение ВЛП «Спереди»

Рисунок 29. Значение ВЛП «Слева»

Рисунок 30. Значение ВЛП «Справа»

Рисунок 31. Значение входной ЛП «Направление»

Рисунок 32. Правило выполняется

Рисунок 33. Зависимость от ВЛП «Спереди» и «Слева»

Рисунок 34. Зависимость от ВЛП «Спереди» и «Справа»

Рисунок 35. Зависимость от ВЛП «Справа» и «Слева»

Из Рис.31-Рис.32 следует, что НЧС сделала выбор в пользу маневра «Влево», т.е. выдала предполагаемый правильный результат.

Тест 3

Тестирование системы с данными, подходящими под правило: ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «препятствие спереди на полпути» И «препятствие справа близко» ТО «прямо».

Допустим, что движется судно, у которого на пути встречаются препятствия: слева, спереди и справа. Препятствие слева находится близко к судну. Препятствие спереди находится на полпути. Препятствие справа находится близко к судну.

Рисунок 36. Правило ЕСЛИ «препятствие слева близко» И «препятствие спереди на полпути» И «препятствие справа близко» ТО «прямо» (a - судно, b - «препятствие слева близко», c - «препятствие спереди на полпути» , d - «препятствие справа близко», e - направление «прямо»).

Данная ситуация соответствует маневру «прямо». Вносим в систему следующие данные:

Front = 40.0000

Left = 10.0000

Right = 10.0000

Рисунок 37. Ввод данных

Рисунок 38. Значение ВЛП «Спереди»

Рисунок 39. Значение ВЛП «Слева»

Рисунок 40. Значение ВЛП «Справа»

Рисунок 41. Значение входной ЛП «Направление»

Рисунок 42. Правило выполняется

Рисунок 43. Зависимость от ВЛП «Спереди» и «Слева»

Рисунок 44. Зависимость от ВЛП «Спереди» и «Справа»

Рисунок 45. Зависимость от ВЛП «Справа» и «Слева»

Из Рис.38-Рис.39 следует, что НЧС сделала выбор в пользу маневра «Прямо», т.е. выдала предполагаемый правильный результат.

Список литературы

1.   Седова Н.А., Разработка ИС базе НЛ в FuzzyTech - Владивосток: МГУ им. адм. Невельского,2012г. - 56с.

2.      Седова Н.А., Курс лекций по СИИ.

.        Березкин П.С., Отчёт по лабораторной работе №1 - Владивосток: МГУ им. адм. Невельского, 2013г. - 37с.

.        Управление транспортным средством с помощью нейронной сети