Ingineria sistemelor cu aplicații în transporturi

CAPITOLUL I

INTRODUCERE

Proiectul reprezintă realizarea unui Controller PID cu ajutorul tehnici Fuzzy, cu ajutorul acestui regulator sper sa pot conduce mai multe procese in Matlab Simulink, procese din domeniul transporturilor, astfel incat sa ne putem da seama mai usor evenimentele care s

-ar putea produce si in viata de zi cu zi.Pentru realizarea Controllerului Fuzzy s-a folosit atât varianta Mamdani cât şi varianta Sugeno.

Configurarea acestui regulator este următoarea:

-intrări: eroarea(e) şi derivata erorii(de)

-ieşirea: comanda(c);

Fuzzyficarea va fi realizată dupa următoarea formulă:

_ pentru intrarea e, se vor folosi 7 termeni lingvistici: NG, NM, NS ,Z ,PS ,PM si PG

_ pentru intrarea de, se vor folosi 5 termeni lingvistici: NG,NM NS, Z, PS,PM si PG

_ pentru iesirea c, se vor folosi de asemenea tot 5 termeni lingvistici :NG,NM, NS, Z, PS,PM ,PG

Etichetele lingvistice utilizate au următoarea semnificaţie:

NG – negative great/negativ mare

NM – negative medium/negativ mediu

NS – negative small/negativ mic

Z – zero/zero

PS – positive small/pozitiv mic

PM – positive medium/pozitiv mediu

PG – positive great/pozitiv mare.

Se vor utiliza exclusiv variabile normalizate, adaptarea la procesul condus realizânduse

prin trei factori de scalare: factorul de scalare pentru eroare FSe, factorul de scalare

pentru derivata erorii FSde si factorul de scalare pentru comanda FSc.

Implementarea regulatorului se face pe baza următorului tabel de reguli:

de/e NB NM NS Z PS PM PB

NB NB NB NB NM NM NS ZE

NM NB NB NM NS NS ZE PS

NS NB NM NS NS ZE PS PM

Z NM NS NS ZE PS PS PM

PS NM NS ZE PS PS PM PB

PM NS ZE PS PS PM PB PB

PB ZE PS PM PM PB PB PB

Structura regulatorului PID

Fig 1. Structura regulator PID

CAPITOLUL II

.IMPLEMENTAREA REGULATORULUI

Fuzzyficarea variabilelor cu care este realizat regulatorul PID este prezentată în figura următoare:

FIG 2. FUZZYFICAREA

Suprafaţa de comandă c este obţinută prin defuzzyficarea MOM şi este prezentată în figura de mai jos:

FIG 3.Suprafaţa de comandă cu defuzzyficare MOM

CAPITOLUL III

DESCRIEREA PROIECTULUI

Pentru proiect mi-am propus sa optimizez problema traficului pe autostrăzi. Primul parametru care poate fi luat în discutie pentru optimizarea traficului este distanta dintre două automobile care circulă în pluton. Să presupunem că automobilul urmărit are viteza v1 iar cel urmăritor viteza v2. În ACC problema distantei impuse di dintre cele două automobile care circulă în pluton este rezolvată prin următorul model polinomial:

di(v2) = z0 + z1 - v2 + z2 - v22 = 3 + z1 - v2 + 0.01 - v22 [m] (1) Se observă caracterul adaptiv al modelului în functie de viteza v2.

Caracterul adaptiv este binevenit iar alegerea mărimii de adaptare este naturală, deoarece v2 este mai uşor de obtinut şi mai sigură, din punctul de vedere al automobilului urmăritor, cel care de fapt este condus prin algoritmul CFA. ACC recomandă valorile de ajustare z1=0.8s sau z1=0.6s.

Problema acestui model este că parametrii z1 şi z2 sunt introduşi artificial, fără a avea vre- un în eles fizic semnificativ pentru oameni. Alegerea lor este euristică, pe baza chestionă- rii unor experti, dar ei nu au nici o legătură cu fenomenul fizic şi nu sunt nici corela i cu parametrii de performan ă ai automobilului pe care se aplică. La elaborarea acestui model a distantei impuse dintre automobile nu s-a aplicat nici un criteriu de optimizare.

În conditiile creşterii continue ale valorilor medii de trafic şi a variatiilor mari ale intensi- tătii sale în functie de ora din zi, de ziua din săptămână sau de perioadele de vârf din an (plecări/sosiri din vacan ă, sărbători, etc.), ne punem problema optimizării distantei impu- se dintre automobilele care circulă în pluton. Doar în acest mod inovativ vom putea creşte capacitatea actualelor autostrăzi, fără investitii semnificative în infrastructură, reechili- brând balan a dintre performan ele sistemului de transport care este autostrada şi costurile sale, pe o pozi ie mai favorabilă.

Pentru a justifica alegerea unui anume criteriu de optimizare a unui sistem atât de com- plex ca şi o autostradă, să trecem în revistă principalii parametri de apreciere a traficului:

- Timpul până la coliziune TTC (Time-to-Collision) este timpul până la care două auto- mobile urmează să se ciocnească, dacă şi-ar păstra constante vitezele momentane:

TTC=d/v2-v1

Valorile negative ale TTC apar când automobilul urmărit Car1 rulează mai repede decât cel urmăritor Car2 şi prin urmare nu există nici un pericol de coliziune. Iminen a unei coliziuni este indicată prin valori pozitive mici ale TTC. Din Fig. 4.12 se observă necesi- tatea limitării TTC, în acest caz la ±40s, deoarece atunci când v2 = v1, TTC tinde la infi- nit! De aceea deseori se apelează la un instrument colateral: traiectoria d(v2 – v1).

- Durata până la accident TTA (Time-to-Accident).