Аннотация на русском языке: Автономные транспортные тележки, перемещающие заготовки между рабочими позициями машиностроительного цеха, действуют в среде с непредсказуемо возникающими препятствиями, что ограничивает применимость регуляторов, требующих точной математической модели окружения. Целью исследования является синтез нечёткого регулятора локальной навигации транспортной тележки и сплошная верификация его передаточных свойств на всей области определения входных переменных. Материалом исследования послужила модель регулятора с тремя входными лингвистическими переменными, описывающими дистанции до препятствий спереди, слева и справа, и двумя выходными переменными — скоростью движения и курсовой коррекцией. Применён алгоритм нечёткого вывода Мамдани с треугольными функциями принадлежности, продукционной базой из тридцати шести правил и дефаззификацией методом центра тяжести. Регулятор реализован программно, расчёт выполнен в узлах равномерной сетки входных величин с шагом пять сантиметров, что составило свыше ста тысяч комбинаций. Результаты подтвердили полноту покрытия: ни в одном узле сетки не возникло ситуации, при которой не активируется ни одного правила, при этом одновременно активны не более восьми правил при среднем значении две целых сорок одна сотая. Зеркальная симметрия курсовой команды относительно перестановки боковых каналов выполняется с машинной точностью. Выявлены два эффекта, не обнаруживаемые при проверке по отдельным контрольным точкам: остаточная скорость при команде остановки и локальные нарушения монотонности скоростной характеристики. Предложены способы их устранения.
The summary in English: Autonomous transport trolleys moving workpieces between working positions of a machine-building shop operate in an environment with unpredictably appearing obstacles, which limits the applicability of controllers requiring an exact model of the surroundings. The purpose of the study is the synthesis of a fuzzy controller for local navigation of a transport trolley and the exhaustive verification of its transfer properties over the entire domain of the input variables. The research material was a controller model with three input linguistic variables describing the distances to obstacles ahead, to the left and to the right, and two output variables, namely the travel speed and the heading correction. The Mamdani fuzzy inference algorithm was applied with triangular membership functions, a production base of thirty-six rules and defuzzification by the centre of gravity method. The controller was implemented in software, and the response was computed at the nodes of a uniform input grid with a step of five centimetres, which amounted to more than one hundred thousand combinations. The results confirmed completeness of coverage: at no grid node did a situation arise in which no rule is activated, while no more than eight rules are active simultaneously. The mirror symmetry of the heading command with respect to swapping the lateral channels holds with machine precision. Two effects were revealed that are not detectable when checking individual control points: a residual speed under the stop command and local violations of monotonicity of the speed characteristic. Ways of eliminating them are proposed.
Ключевые слова:
нечёткая логика; нечёткий регулятор; алгоритм Мамдани; мобильная транспортная тележка; локальная навигация; поверхность управления; объезд препятствий.
Key words:
fuzzy logic; fuzzy controller; Mamdani algorithm; mobile transport trolley; local navigation; control surface; obstacle avoidance.