Управление мобильным роботом на основе нечетких моделей

Одна из ключевых тенденций современной науки связана со сложностью изучаемых объектов. Если раньше исследователи могли анализировать лишь точно описываемые явления и процессы с малым числом переменных, то с развитием теоретического знания и информационных технологий появилась возможность исследования нового класса систем, получивших общее название - сложные технические системы.

Для построения систем автоматического управления сложными нелинейными, плохо формализуемыми объектами часто применяют устройства и алгоритмы управления, выполненные на основе методов нечеткой логики (фаззи-логики). Эти методы принципиально отличаются от обычных классических методов автоматики «человеческим» подходом и «человеческими» приемами решения задач управления.

Теория нечетких множеств, основные идеи которой были предложены американским математиком Лотфи Заде (Lotfi Zadeh) более 40 лет назад, позволяет описывать качественные, неточные понятия и наши знания об окружающем мире, а также оперировать этими знаниями с целью получения новой информации. Основанные на этой теории методы построения информационных моделей существенно расширяют традиционные области применения компьютеров и образуют самостоятельное направление научно-прикладных исследований, которое получило специальное название - нечеткое моделирование.

Общей предпосылкой для применения нечетких систем управления является, с одной стороны, наличие неопределенности, связанной как с отсутствием информации, так и сложностью системы и невозможностью или нецелесообразностью ее описания традиционными методами и, с другой - наличие объекта, необходимых управляющих воздействий, возмущений и т.п., а также наличие информации качественного характера.

Типичный колесный робот, например, Американская компания «MobileRobots» представила мобильный робот P3-DX (на рис. 1). Мобильный робот представляет собой трехколесную платформу, снабженную независимыми электродвигателями правого и левого колеса. На платформе установлена видеокамера и ультразвук.

Мобильным управляемым объектом в разработанном отладочном комплексе является колесный робот. В общем случае задача его локализации (определения его декартовых координат   и угловой ориентации α в момент t) (рис.3.) может быть решена путем непосредственного обнаружения и распознавания.

К настоящему времени предложено несколько алгоритмов нечеткого вывода. Некоторые из них получили наибольшее применение в системах нечеткого вывода, в том числе алгоритм Мамдани, алгоритм Цукамото, алгоритм Ларсена, алгоритм Сугено и.д. Мы выбираем алгоритм Мамдани.

Оригинал публикации (Читать работу полностью): Управление мобильным роботом на основе нечетких моделей