Продукционные правила в автомобильных системах управления

Для реализации управления задаются (определяются) продукционные правила, связывающие входные и выходные лингвистические переменные. Совокупность таких правил описывает стратегию управления, применяемую в данной задаче. Стратегия должна быть понятной разработчику на интуитивном уровне. Типичное продукционное правило состоит из антецедента (часть 1F) и консеквента (часть THEN). Антецедент может содержать более одной посылки. В этом случае они объединяются посредством логических связок OR или AND.

В нашем случае:

IF (ТI = ICYCOLD) AND (US = НОТ) THEN HTR = HTRMAX

Это одно из продукционных правил, его смысл в том, что если в салоне очень холодно, а установка переключателя на панели кл и мат-контроля в положении «жарко», вентилятор отопителя должен работать на полную мощность. Продукционные правила — типичные условные операторы в краткой форме (без ELSE). Иногда их удобно задавать таблицей (рис. 4.6). В данном примере использовано 30 продукционных правил.

Рис. 4.6. Продукционные правила

	ICYCOLD	COLD	COOL	COMF	WARM	HOT
НОТ	HTRMAX	HTRMAX	HTRHI	HTRLO	HTRLO	HTROFF
WARM	HTRMAX	HTRHI	HTRMED	HTRLO	HTROFF	HTROFF
COMF	HTRMAX	HTRMED	HTRLO	HTROFF	HTROFF	HTROFF
COOL	HTRHI	HTRLO	HTROFF	HTROFF	HTROFF	HTROFF
COLD	HTRMED	HTROFF	HTROFF	HTROFF	HTROFF	HTROFF

Допустим, что температура в салоне 18°C, а установка на панели управления климат-контроля 26°C. Степень принадлежности 18°C к терму COOL переменной ТI составляет 0,6, а к терму COLD — 0,4 (рис. 4.2). Степень принадлежности 26°C к терму WARM переменной US составляет 0,5, а к терму COMF также 0,5 (рис. 4.3). К другим термам принадлежность нулевая, поэтому, согласно нечеткой логике оказываются задействованными следующие продукционные правила:


IF (ТI = COOL) AND (US = WARM) THEN HTR = HTRMED
IF (TI = COOL) AND (US = COMF) THEN HTR = HTRLO
IF (TI = COLD) AND (US = WARM) THEN HTR = HTRHI
IF' (TI = COLD) AND (US = COMF) THEN HTR = HTRMED

Теперь необходимо определить степени принадлежности антецедентов правил. Для этого в нечеткой логике существуют два оператора: MIN(...) и МАХ(...). Первый вычисляет минимальное значение степени принадлежности, а второй — максимальное значение. Когда применять тот или иной оператор, зависит от того, какой связкой соединены посылки в правиле. Если использована связка AND, применяется оператор MIN(...). Если же посылки объединены связкой OR, необходимо применить оператор МАХ(...). Для нашего примера применим оператор MIN(...), так как использована связка AND. Получим следующее:

MIN(0,6, 0,5) = 0,5
MIN(0,6, 0,5) = 0,5
MIN(0,4, 0,5) = 0,4
MIN(0,4, 0,5) = 0,4

Вычисленные значения становятся числовыми значениями степени принадлежности соответствующих консеквентов. Например, из первого продукционного правила следует, что степень принадлежности требуемого числа оборотов вентилятора N к терму HTRMED (1800 оборотов в минуту) лингвистической переменной HTR составляет 0,5. Говорят, получен нечеткий вывод или нечеткое значение управляющей переменной. Чтобы исполнительное устройство смогло отработать полученную команду, необходим этап управления, на котором избавляются от нечеткости и который называется дефазификацией.

В настоящее время отсутствует систематическая процедура выбора стратегии дефазификации. На практике в системах управления часто используют центроидный метод. В дискретном случае для центроидного метода формула для вычисления четкого значения выходной переменной имеет вид:




где z — четкое значение выходной переменной; z_i — значение выходной переменной для Z-го терма с единичным значением степени принадлежности; μ_C(z_i) — степень принадлежности к этому терму, n — число термов.

Для нашего примера в соответствии с рис. 4.5: