Abstandsregelung mit Fuzzy Logic


1. Aufgabenstellung


  • Eine automatische Abstandsregelung misst jede Sekunde die Entfernung zum vorausfahrenden Fahrzeug und steuert Gas und Bremse nach den in der folgenden Matrix dargestellten Regeln (s.u.)
  • Der Abstand wird in Prozent des Sollabstands "Halber Tacho" berechnet (Sollabstand in Meter = halbe Geschwindigkeit in km/h)
  • Die Abstandsänderung wird in Prozent des letzten Abstands berechnet
  • Bei einer Fahrgeschwindigkeit von 100 km/h beträgt der Abstand zum vorher fahrenden 40 Meter; bei der letzten Messung vor einer Sekunde waren es noch 50 Meter.

Welche Verzögerung stellt sich ein?


Verknüpfungslogik; Quelle: Aufgabenblatt von Prof. Dr. Robra; Georg-Simon-Ohm Hochschule Nürnberg
Verknüpfungslogik
Quelle: Aufgabenblatt von Prof. Dr. Robra; Georg-Simon-Ohm Hochschule Nürnberg


Fuzzyfikation und Defuzzyfikation; Quelle: Aufgabenblatt von Prof. Dr. Robra; Georg-Simon-Ohm Hochschule Nürnberg
Fuzzyfikation und Defuzzyfikation
Quelle: Aufgabenblatt von Prof. Dr. Robra; Georg-Simon-Ohm Hochschule Nürnberg


2. Analyse


  • Zum aktuellen Zeitpunkt t = 0 s ist die Geschwindigkeit des nachfolgenden Fahrzeuges bekannt: v2(0) = 100 km/h
  • Der Abstand zwischen den Fahrzeugen d zum aktuellen Zeitpunkt t = 0 s ist mit 40 m zu gering - das Soll beträgt 50 m (halber Tacho)
  • Vor einer Sekunde, zum Zeitpunkt t = -1 s, war dieser Abstand 50 m


Abstand und Geschwindikeiten


Gegeben:
  • Zwei Fahrzeuge, Fahrzeug 2 folgt Fahrzeug 1
  • Regeln zum Beschleunigen bzw. Bremsen des nachfolgenden Fahrzeuges sind gegeben
  • Der Abstand wird jede Sekunde gemessen
  • Messwerte: d(0) = 40 m, d(-1) = 50 m, v2(0) = 100 km/h

Gesucht:
  • Die Verzögerung x(0) von Fahrzeug 2 in m/s2

Systemgrenzen und Schnittstellen

Schnittstellen des Systems


3. Fuzzyfikation


Fuzzyfikation - Linguistische Aussagen

Abstand in % (algemein):

Latex formula: g(t) = \frac{ d(t)}{ d(t-1)} \cdot 100 \%

Abstand in %:

Latex formula: g(0) = \frac{ 40 m}{50 m} \cdot 100 \% = 80 \%

Linguistische Aussagen: zu 40% ist der Abstand zu klein, zu 60% ist der Abstand normal

Abstandsänderung in % (allegmein):

Latex formula: h(t) = \frac{d(t)}{ d(t-1)-1} \cdot 100 \frac{\%}{s}

Abstandsänderung in %:

Latex formula: h(0) = \frac{-10 m}{ 50 m} \cdot 100 \frac{\%}{s}  = -20 \frac{\%}{s}


Linguistische Aussagen: zu 80% negative Abstandsänderung, zu 20% keine Abstandsänderung


4. Erfüllungsgrad


Zum Zeitpunkt t = 0 war
  • der Abstand zu 40% zu klein
  • der Abstand zu 60% normal
  • die Abstandsänderung zu 80% negativ
  • die Abstandsänderung zu 20% Null


5. Verknüpfungen der unscharfen Logik


In der Tabelle sind alle linguistischen Werte mit UND verknüpft. Es wird also 9x das Minimum gebildet.

image

Danach werden Mehrfachaussagen für "+", "0" und "-" mit ODER verknüpft. Es wird also das Maximum gebildet. Aussagen für "--" und "++" kommen nur einmal vor.

  • Erfüllungsgrad g1 = 0,2 für „0“ mit der Singletonposition, x1 = 0
  • Erfüllungsgrad g2 = 0,6 für „-“ mit der Singletonposition, x2 = -2
  • Erfüllungsgrad g3 = 0,4 für „--“ mit der Singletonposition, x3 = -8


6. Defuzzyfikation mit der Singletonmethode


Defuzzyfikation mit der Singletonmethode für die Berechnung der einzustellenden Verzögerung.

Latex formula: x_a = \frac{\sum\limits_{i=1}^n g_i x_i }{\sum\limits_{i=1}^n g_i } = \frac{0.2\cdot 0 +0.6\cdot (-2) + 0.4\cdot (-8)}{0.2+0.6+0.4} = -\frac{4.4}{1.2} = -3.667 \frac{m}{s^2}


image





CategoryStudiumSE
Siehe auch ControlPageFuzzyLogic

There are no comments on this page. [Add comment]

Valid XHTML 1.0 Transitional :: Valid CSS :: Powered by WikkaWiki