Нечеткий анализ в автомобиле icon

Нечеткий анализ в автомобиле



НазваниеНечеткий анализ в автомобиле
Дата конвертации21.07.2012
Размер69.92 Kb.
ТипРеферат
Нечеткий анализ - в автомобиле


Московская Государственная Академия Приборостроения и Информатики ДОКЛАД по теория систем и системного анализа «Нечеткий анализ – в автомобиле» Выполнил: Пяров Тимур Р ЭФ2, 2 курс, 35.14 2002 Москва Нечетко едешь - дальше будешь Владельцы отечественных автомобилей, в которых всей электроники - диодный мост генератора да реле-регулятор, - зачастую и не подозревают, сколько вычислительных устройств содержит обычная иномарка среднего класса, внешне ничем не приметная. Оставим в стороне парковочные радары и климат-контроль - это в некоторой степени роскошь, нас же интересуют вещи посерьезнее. Не надо объяснять, что полную математическую модель движения автомобиля (если рассматривать его не как материальную точку, а как набор движущихся относительно дороги и друг относительно друга деталей) создать невероятно трудно, да и с предсказуемостью дорожных условий дела обстоят хуже некуда (еще хуже - разве что с предсказанием действий водителя). Разумеется, бум микропроцессорной техники не обошел автомобилестроение стороной, но классическим вычислительным системам, вполне справляющимся с задачами управления объектами вплоть до атомных реакторов, эта комбинация асфальта, железа и человека оказалась не совсем по зубам. Причина - в вышеупомянутой невозможности описать поведение этой комбинации в терминах классической логики: автомобилестроение базируется в основном на экспертном опыте, формализовать который не удастся, скорее всего, еще долго. Но свято место пусто не бывает.Первыми на нечеткую логику обратили внимание японские автомобилестроители.В 1991 году компания Nissan впервые применила компоненты нечеткой логики всистеме управления пятискоростной автоматической коробкой переключенияпередач (АКПП), годом позже аналогичная система появилась на автомобиляхHonda. Тогда же Mitsubishi Motors представила модель Lancer (каталогиотносят ее к 1993 году, но зарубежные компании в таких случаях традиционнозабегают вперед) с системой АБС на основе процессора с нечеткой логикой.Еще годом позже спохватились и американцы: концерн General Motors применилподобную систему для управления АКПП, но угнаться за японцами было непросто - к этому времени на том же Nissan была внедрена нечеткая логика всистемах управления впрыском топлива для бензиновых двигателей. Ко второйполовине прошлого десятилетия системами с использованием нечеткой логикиштатно оснащались машины уже упомянутых Nissan, Mitsubishi и Honda, а BMW,Hyundai, Mazda, Mercedes и Peugeot планировали внедрить такие системы (велиподобные разработки и компании, сами автомобилей не производящие, напримерBosh и Nippon Denso). Здесь нужно пояснить, что открытой информации оприменении в тех или иных моделях систем с нечеткой логикой на сегодняпопросту нет. И дело не только в защите производителями своих секретов.Отношение к самому понятию «нечеткие системы» в разных странах разное. Дляяпонцев, «взрастивших» это направление, понятие «fuzzy» означает передовуютехнологию и использовании элементов искусственного интеллекта,соответственно само слово фигурирует в технических описаниях и рекламеустройств в качестве их несомненного достоинства. Для европейцев же фразатипа «тормозная система с использованием нечеткой логики» звучитпрактически эквивалентно «нечеткой тормозной системе», что потребительможет воспринять не совсем адекватно. Большинство европейскихпроизводителей просто не афиширует применение нечеткой логики, оправдываясьтем, что вся «нечеткость» зашита в микропрограмму управляющего контроллера,и не пристало потребителю интересоваться излишними тонкостями.Типичный пример системы, хорошо поддающейся реализации с помощью нечеткойлогики, - АБС - антиблокировочная тормозная система. Хотя первые подобныеустройства были разработаны и внедрены еще в начале 1970-х годов (ну-кавспомните, какие модели отечественных автомобилей производились в те годынашим автопромом), высокая стоимость компонентов этих систем (в основноммодуля управления) не позволила внедрить их массово. Через десятилетие АБСуже не считалась роскошью, но построение системы управления реальноговремени с периодом цикла управления в единицы миллисекунд при необходимостисерьезной математической обработки или работы с огромными таблицами всеравно было делом непростым и недешевым. Реализаций АБС существуетмножество, но в общем случае управление осуществляется по двум входнымпараметрам: проскальзыванию колеса (отношение скорости автомобиля кмгновенной линейной скорости точки на внешнем радиусе колеса относительноего центра) и радиальному ускорению колеса. Оба параметра представляются ввиде логических переменных с набором из 5-8 термов каждая (например«отсутствует», «слабое», «среднее», «сильное», «очень сильное» и т. п.), наосновании которых вычислитель, используя набор правил (их количество равнопроизведению количества термов входных переменных), получает значениедавления в тормозном цилиндре, стремясь к поддержанию оптимальногопроскальзывания (рис. 1). Подобная задача, впрочем, решается иклассическими вычислителями с помощью трехмерных таблиц, описывающихплоскость выходного значения в зависимости от двух входных.Возьмем что-нибудь посложнее. Еще один кандидат на «нечеткое управление» -двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Сложность систем управления ДВС впоследние годы значительно возросла - как в связи с ужесточениемэкологических норм и требований к снижению расхода топлива, так ивследствие форсирования двигателей: они стали более «нежными», требуятакого же нежного с ними обращения (со стороны системы управления,разумеется). Несмотря на то что основных параметров регулирования всего два- подача топлива и момент зажигания, - системы управления типа PID-регуляторов в данном случае не годятся, так как алгоритм управления взначительной степени зависит от скорости вращения двигателя и нагрузки.Полная математическая модель ДВС слишком сложна, и до сих пор не создана.Из-за этого большинство систем управления ДВС используют табличную модель,полученную экспериментальным путем на испытаниях и с учетом опытаэкспертов. Серьезный недостаток такой модели - сложность созданиямногомерных таблиц и большой объем памяти, требуемый для их записи, есливыходной параметр формируется в зависимости от трех и более входных.Сегодняшние табличные системы используют в основном регулирование по двумпараметрам и, соответственно, трехмерные таблицы, описывающие поверхности.Памяти под таблицу нужно от 64 Кбайт до 1 Мбайт (иногда и больше). Попыткиснизить разрядность входных и выходных переменных (обычно она составляет 6или 8 бит) и применить интерполяцию не привели к успеху: вычислительноймощности контроллеров оказалось мало для обеспечения требуемого периодарегулирования (единицы миллисекунд). Нечеткая логика позволяет заменитьтаблицы правилами (несколько сотен) и реализовать управление по большомучислу входных параметров, однако вряд ли вы сможете ознакомиться с наборамиправил для реальных систем: компании-разработчики тщательно скрываютподобную информацию, так как она содержит ноу-хау, полученное за десяткилет инженерного труда, многочисленных испытаний, проб и ошибок (впрочем,некоторые данные по опытным образцам найти можно).Один из вариантов системы управления ДВС с использованием нечеткой логики(Nissan) представлен на рис. 2. Основная идея в том, что первым деломопределяется состояние двигателя, описываемое лингвистической переменной(назовем ее «состояние»). Для нее можно задать несколько термов, например,как в таблице.Значение каждого из термов определяют сигналы с датчиков. Теперь, кпримеру, ситуация «Двигатель запущен недавно, большая нагрузка, среднееускорение» можно описать следующей комбинацией термов: 0,9; 0; 0; 1; 0;0,5. Принимая значения термов в качестве весовых коэффициентов, отдельныемодули рассчитывают сигнал управления для подсистем впрыска, зажигания ипринудительного холостого хода.Еще одна система - автоматические трансмиссии, ничего не знающие в отличиеот водителя об условиях движения, но вынужденные выбирать междуэкономичностью и динамикой - тоже «клиент» нечеткой логики. Их задача, каки в первых двух случаях, не описывается математически, зато вполнеформулируется словами. Вот что необходимо: . понять, что хочет водитель: спокойного движения в режиме экономии топлива или «спортивной» езды с максимальной динамикой; . исключить частые переключения передач в условиях извилистой дороги или спусков-подъемов; . исключить переключение на низшие передачи, если это не позволит получить большего ускорения.В задаче с АКПП интересно то, что одним из «входных сигналов» для системыуправления является… человек. Вернее, его действия в процессе движения,которые позволяют с некоторым приближением понять характер дороги илижелания водителя. Частота нажатий на педаль акселератора позволяет судить,к примеру, об извилистости дороги, а амплитуда нажатий - о стиле вождения(можно, конечно, попытаться получить эти данные явно, с помощью кнопки«sport» 1, но это не совсем спортивно). Рассматриваются и более сложныеситуации, как, например, повторное нажатие педали акселератора в интервале1-1,5 секунды после первого, что расценивается как недостаточное ускорениеи вызывает принудительное включение низшей передачи. Система управления вданном случае выполняет функции эксперта, подстраиваясь под явные илинеявные желания водителя и понемногу двигаясь в сторону искусственногоинтеллекта.[pic]|Терм |Действия |Цель ||Запуск |Зажигание раннее, смесь богатая |Достижение минимальной || | |скорости вращения ||Холостой |Зажигание нормальное, состав |Поддержание минимальной ||ход |смеси зависит температуры |скорости вращения и || | |допустимого уровня CO ||Низкая |Зажигание максимально позднее, |Максимальная экономия ||нагрузка |но без детонации, состав смеси |топлива || |зависит от температуры | ||Высокая |Зажигание раннее, смесь |Максимальная мощность ||нагрузка |максимально богатая, но без | || |превышения нормы CO | ||Торможени|Отключение подачи топлива |- ||е | | ||Разгон |Обогащение смеси в зависимости |Максимальное ускорение || |от нагрузки | |[pic]Имея описанные выше «умные» системы управления разгоном и торможениемавтомобиля, появляется законное желание объединить их в единый «интеллект»и возложить на него ответственность за поведение автомобиля если непостоянно, то хотя бы на критических участках, например, в виражах наскользкой дороге. Здравая мысль, но не вам первому она пришла в голову.Здесь лидируют немецкие автомобилестроители, и первые плоды их работы - этопротивозаносные системы, одновременно управляющие АКПП, блокировкамидифференциалов трансмиссии и тормозами. Если в случае с той же АБС никто немешает водителю делать так, как он хочет, лишь «корректируя» усилиеторможения, то в данном случае педаль тормоза скорее становится датчикомдля «интеллекта», чем реальным органом управления: вычислитель имеетвозможность пользоваться тормозами, даже если водитель не нажимал напедаль, и, наоборот, игнорировать его действия. Водителю же остается толькокрутить руль, на который автоматика пока не посягает, но ужеприсматривается через глазки видеокамер. Впрочем, надеюсь, на наш векнеавтоматизированных рулей хватит, и отечественный автопром нам в этомпоможет.




Нажми чтобы узнать.

Похожие:

Нечеткий анализ в автомобиле iconВ  горы  на  автомобиле 
...
Нечеткий анализ в автомобиле iconРабочая программа дисциплины основы сапр в автомобиле и тракторостроении
Кореквизиты: «Математическое моделирование», «Дизайн машин», «Методы научно-технического творчества»
Нечеткий анализ в автомобиле iconРабочая программа модуля (дисциплины) Иностранный язык (Английский)
...
Нечеткий анализ в автомобиле iconТребуется курьер на неполный рабочий день, работа с 14-00 до 18-00, на служебном автомобиле, з/п на руки
Хорошо если студент будет с экономической специальностью, но это не принципиально
Нечеткий анализ в автомобиле iconСпасатели человеческих жизней
Самое доступное и наиболее эффективное средство безопасности в автомобиле считаются ремни безопасности. Но не всем известно, что...
Нечеткий анализ в автомобиле iconПисьменная выпускная
Что ни говори шикарно смотрятся на любом автомобиле широкие шины. Будь то "девятка" или Мерседес внушительных размеров колеса придают...
Нечеткий анализ в автомобиле iconБортовые платформы
На бортовом автомобиле можно перевозить кирпич, металл, плиты и другие строительные материалы. Технику, продукты питания, мебель,...
Нечеткий анализ в автомобиле iconУчебник для вузов. М., 1997. Гл. 1, 2
Экономические модели, позитивный анализ, нормативный анализ, функциональный анализ, равновесный анализ. Микроэкономика и макроэкономика....
Нечеткий анализ в автомобиле iconПроцентах к базисному периоду вертикальный (структурный)
Причем факторный анализ может быть как прямым (собственно анализ), когда анализ дробят
Нечеткий анализ в автомобиле icon1. Общие сведения об автомобиле. I. Устройство принцип действия системы охлаждения зил-130
Следует иметь в виду, что высокая эффективность использования, долговечность и надежность в эксплуатации автомобилей, зил – 130 гарантированны...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©rushkolnik.ru 2000-2015
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы