Разработка программных модулей
list=[
1 1 1 1
1 1 2 1
1 1 3 1
1 1 4 2
1 1 5 2
1 2 1 1
1 2 2 1
1 2 3 1
1 2 4 2
1 2 5 2
1 3 1 1
1 3 2 1
1 3 3 1
1 3 4 1
1 3 5 2
1 4 1 1
1 4 2 1
1 4 3 1
1 4 4 1
1 4 5 1
1 5 1 1
1 5 2 1
1 5 3 1
1 5 4 1
1 5 5 1
2 1 1 2
2 1 2 2
2 1 3 3
2 1 4 3
2 1 5 3
2 2 1 1
2 2 2 2
2 2 3 3
2 2 4 3
2 2 5 3
2 3 1 1
2 3 2 1
2 3 3 2
2 3 4 3
2 3 5 3
2 4 1 1
2 4 2 1
2 4 3 1
2 4 4 2
2 4 5 3
2 5 1 1
2 5 2 1
2 5 3 1
2 5 4 1
2 5 5 2
3 1 1 3
3 1 2 3
3 1 3 3
3 1 4 3
3 1 5 3
3 2 1 3
3 2 2 3
3 2 3 3
3 2 4 3
3 2 5 3
3 3 1 2
3 3 2 3
3 3 3 3
3 3 4 3
3 3 5 3
3 4 1 2
3 4 2 2
3 4 3 2
3 4 4 3
3 4 5 3
3 5 1 2
3 5 2 2
3 5 3 2
3 5 4 3
3 5 5 3];
Условные обозначения:
Для 1-го входа (Время T зеленого света нечеткого светофора для улицы СЮ):
малое - 1
среднее - 2
большое - 3
Для 2-го входа (число машин на улице СЮ):
очень малое -1
малое - 2
среднее - 3
большое - 4
очень большое - 5
Для 3-го входа (число машин на улице ЗВ):
очень малое -1
малое - 2
среднее - 3
большое - 4
очень большое - 5
Для заключения:
увеличить - 1
не изменять - 2
уменьшить – 3
Код:
function func=myf
T=60;
T_sy=30;
T_zv=T-T_sy;
sy=round(rand*91);
zv=round(rand*91);
f=readfis('untitled2');
N=0;
v=0.2;
for i=1:100
dT=evalfis([T_sy,sy,zv],f);
if(dT>=-20 & dT<0)
T_sy=T_sy-1;
T_zv=T-T_sy;
elseif(dT>-15 & dT<15)
T_zv=T-T_sy;
else(dT>0 & dT<=20)
T_sy=T_sy+1;
T_zv=T-T_sy;
end
if(T_sy<10)
T_sy=10;
T_zv=50;
elseif(T_sy>50)
T_sy=50;
T_zv=10;
end
sy_1=round(v*T_sy);
if(sy_1>=sy);
sy=round(v*(rand*(T_sy+1)));
else
N=N+sy-sy_1;
sy=round(sy-sy_1+v*(rand*(T_sy+1)));
end
if(sy>90) sy=90;
end
zv_1=round(v*T_zv);
if(zv_1>=zv) zv=round(v*(rand*(T_zv+1)));
end
if(zv>90)zv=90;
end
end
K=N/i
End
K =
1.7000
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ ДАННЫХ
Эксперимент 1
Проверим эффективность работы светофора c нечеткой логикой за 1 час и 40 минут и сравним с эффективностью обычного светофора за такой же промежуток времени.
Пусть одна итерация цикла работы светофора равняется одной минуте, тогда 1 час 40 минут = 100 итерациям цикла.
Проведем 10 наблюдений и определим эффективности (табл. 5.1.1 и табл. 5.1.2).
| № наблюдения | x1 | x2 | x3 | x3 | x4 | x5 | x6 | x7 | x8 | x9 | x10 |
| Эффективность | 5.2 | 6.2 | 2.5 | 6.4 | 11.01 | 6.44 | 9.1 | 0.12 | 7.14 | 7.87 |
Табл. 5.1.1 Результаты экспериментов для светофора с нечеткой логикой за 100 итераций.
| № наблюдения | x1 | x2 | x3 | x3 | x4 | x5 | x6 | x7 | x8 | x9 | x10 |
| Эффективность | 15.49 | 5.24 | 5.1 | 17.99 | 0.25 | 3.6 | 21.77 | 11.14 | 7.88 | 31.7 | 9.95 |
Табл. 5.1.2 Результаты экспериментов для обычного светофора за 100 итераций.
Среднее для интеллектуального светофора = 7.198
Среднее для обычного светофора = 13.005
Показатель эффективности обычного светофора больше интеллектуального на 80.7 %. Это говорит о том, что интеллектуальный светофор пропускает большее количество машин, по сравнению с обычным светофором.
Эксперимент 2
Проверим эффективность работы светофора c нечеткой логикой за 1 неделю и сравним эффективностью обычного светофора за такой же промежуток времени.
Пусть одна итерация цикла работы светофора равняется одной минуте, тогда 1неделя = 10080 итерациям цикла.
Т. к. машины генерируются с помощью случайных чисел, найдем математической ожидание для каждого светофора. Проведем 10 наблюдений и определим эффективности (табл. 5.2.1 и табл. 5.2.2).
| № наблюдения | x1 | x2 | x3 | x3 | x4 | x5 | x6 | x7 | x8 | x9 | x10 |
| Эффективность | 0.22 | 0.06 | 0.09 | 0.17 | 0.25 | 0.03 | 0.03 | 0.14 | 0.19 | 0.07 | 0.42 |
Табл. 5.2.1 Результаты экспериментов для светофора с нечеткой логикой за 10080 итераций.
| № наблюдения | x1 | x2 | x3 | x3 | x4 | x5 | x6 | x7 | x8 | x9 | x10 |
| Эффективность | 0.214 | 0.186 | 0.35 | 0.08 | 0.24 | 0.1 | 0.11 | 0.18 | 0.27 | 0.13 | 0.19 |
Табл. 5.2.2 Результаты экспериментов для обычного светофора за 10080 итераций.
Среднее для интеллектуального светофора = 0.167
Среднее для обычного светофора = 0.205
Показатель эффективности обычного светофора больше интеллектуального на 22.75 %. Это говорит о том, что интеллектуальный светофор пропускает большее количество машин, по сравнению с обычным светофором.
Эксперимент 3
Проверим эффективность работы светофора c нечеткой логикой за 1 месяц и сравним с эффективностью обычного светофора за такой же промежуток времени.
Пусть одна итерация цикла работы светофора равняется одной минуте, тогда 1месяц = 43800 итерациям цикла.
Т. к. машины генерируются с помощью случайных чисел, найдем математической ожидание для каждого светофора. Проведем 10 наблюдений и определим эффективности (табл. 5.3.1 и табл. 5.3.2).
| № наблюдения | x1 | x2 | x3 | x3 | x4 | x5 | x6 | x7 | x8 | x9 | x10 |
| Эффективность | 0.018 | 0.059 | 0.026 | 0.03 | 0.05 | 0.01 | 0.004 | 0.03 | 0.05 | 0.02 | 0.05 |
Табл. 5.3.1 Результаты экспериментов для светофора с нечеткой логикой за 43800 итераций.
| № наблюдения | x1 | x2 | x3 | x3 | x4 | x5 | x6 | x7 | x8 | x9 | x10 |
| Эффективность | 0.09 | 0.1 | 0.02 | 0.04 | 0.05 | 0.02 | 0.05 | 0.02 | 0.04 | 0.03 | 0.05 |
Табл. 5.3.2 Результаты экспериментов для обычного светофора за 43800 итераций.
Среднее для интеллектуального светофора = 0.0347
Среднее для обычного светофора = 0.051
Показатель эффективности обычного светофора больше интеллектуального на 47 %. Это говорит о том, что интеллектуальный светофор пропускает большее количество машин, по сравнению с обычным светофором.
Эксперимент 4
Определим количество не проехавших машин на улице СЮ при работе с интеллектуальным светофором, сравним с количеством не проехавших машин на улице СЮ при работе с обычным светофором, построим соответствующий график, а так же определим эффективности.
Пусть время работы светофора равняется одной неделе, т. е. 10080 итерациям цикла. Число машин, поступающих на оба светофора, будет случайным.
Тогда:
Эффективность интеллектуально светофора = 0.0029
Эффективность обычного светофора = 0.1713
Показатель эффективности обычного светофора больше интеллектуального на 100 %. Это говорит о том, что интеллектуальный светофор пропускает большее количество машин, по сравнению с обычным светофором.
Построим график зависимости не проехавших машин на улице СЮ от итерации (рис. 5.5.1).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной работе была спроектирована модель работы светофора с нечеткой логикой, а так же модель обычного светофора. После этого был проведен ряд экспериментов, в ходе которых наблюдалось поведение обоих светофорах при различных условиях.
После сравнения результатов можно сделать следующие выводы:
· При сравнении эффективностей обоих светофоров, интеллектуальный показал наилучший результат.
· Чем больше время работы интеллектуально светофора, тем коэффициент эффективности стремится к 0, это означает, что светофор с каждой новой итерацией пропускает все больше машин.
· Показатель эффективности зависит от того, сколько машин приехало, сколько проехало, а так же от того, сколько длится время зеленого сигнала. Поэтому каждый раз показатель эффективности разный.
· Эффективность на улице ЗВ зависит от эффективности на улице СЮ.
· В часы «пик» наблюдается наибольший показатель эффективности у обоих светофоров.
Использование нечеткого управления рекомендуется…
- для очень сложных процессов, когда не существует простой математической модели.
- если должна производиться обработка (лингвистически сформулированных) экспертных знаний.
Использование нечеткого управления не рекомендуется, если…
- приемлемый результат может быть получен с помощью общей теории управления.
- уже существует формализованная и адекватная математическая модель.