Реализация системы оценки качества дорожного покрытия в пакете Fuzzy Logiс

Запустим MATLAB и для загрузки основного fisредактора напечатаем слово fuzzy в командной строке. После этого откроется новое графическое окно, показанное на рисунке 2.2.1.

Программа автоматически создала безымянный файл, и выбрала систему типа mamdani, также программа автоматически добавила один входной и один выходной параметры, и присвоила им имена соответственно input 1 и output 1.

Рисунок 2.2.1 — Окно редактора FIS-Editor.

Для реализации выбора оценки качества дорожного покрытия добавим еще два входных параметра. Для этого в меню Edit выбираем команду Add Variable… Input два раза. После чего получим:

Перейдем в редактор функций принадлежности. Для этого сделаем двойной щелчок левой кнопкой мыши на блоке тип дорожного покрытия (TP). Зададим диапазон изменения переменной TP. Введем бальный диапазон 1 5 в поле Range и нажмем Enter. Зададим функции принадлежности переменной TP.

Для лингвистической оценки этой переменной будем использовать три терма с гауссовскими функциями принадлежности. Для этого в меню Edit выберем команду Add MFs.

Рисунок 2.2.3 — Входные и выходная переменные.

В появившемся диалоговом окне выбираем тип функции принадлежности gaussmf в поле MF type и три терма в поле Number of MFs Также зададим названия термов переменной TP. Для этого делаем один щелчок левой кнопкой мыши по графику первой функции принадлежности. Затем вводим наименование терма — асфальтобетон (AB) в поле Name и нажмем Enter. После делаем один щелчок левой кнопкой мыши по графику второй функции принадлежности, и вводим наименование терма — щебень (SH) в поле Name и нажимаем Enter. Еще раз делаем один щелчок левой кнопкой мыши по графику третьей функции принадлежности и вводим наименование терма — гравий (G) в поле Name и нажимаем Enter. В результате получаем графическое окно, изображенное на рисунке 2.2.4.

Зададим функции принадлежности переменной коэффициент сцепления (KC). Для лингвистической оценки этой переменной будем использовать три терма также с гауссовскими функциями принадлежности. Для этого активизируем переменную KC с помощью щелчка левой кнопкой мыши на блоке KC.

Рисунок 2.2.4 — Функции принадлежности переменной TP.

Зададим диапазон изменения переменной. Коэффициент сцепления измеряется в диапазоне от 0,1 (лед) до 0.8 (сухой асфальт), впишем эти значения в поле Range, а также названия терм: низкий (N), средний (CR), высокий (V) и нажмем Enter (рисунок 2.2.5).

Рисунок 2.2.5 — Функции принадлежности переменной KC.

Аналогично разработаем третью входную переменную срок службы (СС) с диапазоном от 5 до 50 лет. (рисунок 2.2.6).

Рисунок 2.2.6 — Функции принадлежности переменной СС.

Зададим функции принадлежности выходного параметра качество дорожного покрытия (KDP). Для лингвистической оценки этой переменной будем использовать три терма с гауссовскими функциями принадлежности. Для этого активизируем переменную качество дорожного покрытия (KDP) с помощью щелчка левой кнопкой мыши на блоке KDP. Зададим диапазон изменения переменной KDP. Для этого напечатаем от 1 до 5 баллов в поле Range и нажмем Enter. Затем в меню Edit выберем команду Add MFs…

В появившемся диалоговом окне выбираем пять термов в поле Namber of MFs. После этого нажимаем Enter. Обозначаем каждую терму: очень низкое (ON), низкое (N), среднее (СR), достаточно высокое (DV), высокое (М) (рисунок 2.2.7). Перейдем в редактор базы знаний RuleEditor. Для этого выберем в меню Edit команду Edit rules. Введем набор правил в базу знаний (рисунок 2.2.8). Для этого необходимо выбрать в меню нужное сочетание команд и нажать Add rule.

Число, приведенное в конце в скобках представляет собой весовой коэффициент для соответствующего правила.

Рисунок 2.2.8 — База знаний в RuleEditor.

На рисунке 2.2.9 приведено окно визуализации нечеткого логического вывода. Это окно активизируется командой View rules… меню View.

Рисунок 2.2.9 — Визуализация нечеткого логического вывода в RuleViewer.

На рисунке 2.2.10, 2.2.11, 2.2.12 отображены поверхности «входы-выход», соответствующие синтезированной нечеткой системе.

Рисунок 2.2.10 — Поверхность «входы (СС, KC), выход (KDP)».

Проанализируем первую полученную поверхность. При увеличении коэффициента сцепления, увеличивается и качество дорожного покрытия. Срок службы незначительно увеличивает выходной параметр.

Рисунок 2.2.11 — Поверхность «входы (TP, СC), выход (KDP)».

При изменение типа дорожного покрытия, увеличивается и его качество. Лучшим является асфальтобетон. Срок службы незначительно увеличивает выходной параметр.

Рисунок 2.2.11 — Поверхность «входы (TP, KC), выход (KDP)».

При увеличении коэффициента сцепления, увеличивается и качество дорожного покрытия. Изменение типа дорожного покрытия, также его увеличивает.

Вывод. Таким образом, из разработанной экспертной системы следует, что для увеличения качества дорожного покрытия нужно использовать материалы, характеристики которых соответствуют стандартам вязкости, прочности ударостойкости и т. д., а именно асфальтобетон. Также увеличить коэффициент сцепления, который оценивается шероховатостью покрытия /8/.