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.