показатель оценки определяется как «время в пути очень плохое: R есть VB», если торможение начинается задолго до пункта В; «время в пути среднее: R есть М», если торможение началось почти у пункта В; «время пробега очень хорошее: R есть FG», если торможение началось после пункта В.

6. Определение показателя оцеякв точности остановки (А). Исходя из текущей скорости поезда и его местонахождения, делается прогноз о том, где произойдет остановка, если сохрашггь текущую позицию торможения или если увеличить или уменьшить торможение. Точность остановки оценивается по прогнозируемой точке остановки по отношению к знаку остановки. Показатель оценки определяется как «точность остановки хорошая: А есть G», если прогнозируемая точка находится вблизи знака остановки, или «точность остановки очень хорошая: А есть VG», если прогнозируемая точка и положение знака совпадают.

Определение правил нечеткого управления

С использованием данных показателей оценки эмпирические правила вождения поезда, описанные на качественном уровне в разд. 3.6.2, формулируются в виде правил нечеткого управления. Ниже DN означает число изменения позиции управления по отношению к текущей, Ри-позицию и разгона, В«-позицию п торможения. Кроме того, экстренное торможение обозначается , а команда максимального ускорения-Рг.

Например, эмпирическое правило улучшения комфортабельности и точности остановки (правило Т-4 управления остановкой в заданном месте) можно записать в виде формулы нечеткого управления с прогнозированием: «если при увеличении торможения на п позиций время в пути и комфортабельность становятся хорошими, а точность остановки очень хорошей, то увеличить торможение на п позиций». Установив соответствие:

увеличение торможения на я позиций ->DN есть п,

время в пути хорошее -> R есть VG,

комфортабельность хорошая С есть G,

точность остановки очень хорошая -> А есть VG,

правило нечеткого управления с прогнозированием можно

записать в следующем виде:

(Т-4) Если {DN есть п-* R есть VG и С есть G и А есть VG), то DN есть п {п= +1, +2, +3).

Аналогично можно записать другие эмпирические правила (Т-1)-(Т-3), определяющие правила нечеткого управления с прогнозированием для управления остановкой:

(Т-1): Если {N есть О Л есть Ви С есть G), то N есть 0.

(Т-2): Если {N есть В2 -*R есть М и С есть G), то N есть

(Т-3): Если {DN есть О-* R есть VG и А есть G), то DN есть

Аналогично формулируются правила управления движением между станциями:

(С-1): Если (N есть (N (t) + BJ/2 -> S есть В), то N есть

(iV(0+B,nax)/2.

(С-2): Если (N есть О -> 5 есть G, и С есть GhE есть G), то N есть 0.

(С-3): Если {N есть Р7 -> S есть G, и С есть G, и Тесть В), то N есть Р7.

(С-4): Если (DN есть О -> S есть G, и Тесть G), то DN есть

(С-5): Если {DN есть « -> S есть G, и С есть G, и Тесть VG), то DN есть «,(«=+ 1, +2, +3).

Реализация нечеткого управления

Динамические характеристики поезда определяются постоянной времени системы торможения, составляющей ~ 0,6 с. Кроме того, технические данные в значительной степени зависят от массы поезда, меняющейся в свою очередь в зависимости от числа пассажиров. Поэтому приведенные выше нечеткие выводы выполняются в данной системе через каждые 0,1 с, и если изменение позиции управления отсутствует в течение более 2 с, рассчитываются параметры управления устройствами привода н торможения в соответ-СТВ1Ш с данной позицией управления. Команды управления, получаемые время от времени по правилам управления движением между станциями и остановкой в заданном месте, можно достаточно гибко адаптировать к изменениям ситуации, например во время управления остановкой снижать скорость в зависимости от скорости впереди идущего поезда, выбирая позицию более резкого торможения.

3.6.5. ОЦЕНКА СИСТЕМЫ АВТОВОЖДЕНИЯ НА ОСНОВЕ НЕЧЕТКОГО УПРАВЛЕНИЯ С ПРОГНОЗИРОВАНИЕМ

Разработанная программа автовождения на основе нечеткого управления с прогнозированием была введена в устройство автовождения поезда, реализованное по известному методу ПИД-управления, и проводилось сравнение этих двух методов управления. Сравнение осуществлялось с помощью моделирования в условиях, приближенных к реальному вождению, для существующего и модифицированного устройства автовождения поезда.

На рис. 3.50 показаны результаты сравнения для случая, когда тормозная характеристика изменялась на +30% относительно номинальной, а уклон менялся на +5%„. Результаты показывают, что даже в условиях значительных изменений тормозной характеристики и уклона стандартное отклонение ощибки остановки при нечетком управлении с прогнозированием составляет 1/3 от отклонения при существующем методе (около 10 см), число изменений позиции также составляет 1/3 от числа изменений при традиционном методе, что обеспечивает хорошую комфортабельность и более высокую точность остановки.

При нечетком управлении с прогнозированием за счет имитации действий квалифицированного машиниста достигается робастность управления по отношению к изменениям

1 fo\-

fff.O

Платность ввроятиости 0,8

Существутаее управление gg

Нечеткое управление с прогнозированием

с(= 10 см

агвсмк L -

.Vu4 -

Сумеет- Нечеткое -50-25 О 25 50 egmufe управление с Точность остановки

управление првгиазираванием и>. и ио и

Рис. 3.50. Сравнение с существующим методом управления с

помощью моделирования, о-оценка числа изменений команд управления; б-оценка точности остановки.

окружающей обстановки, например к изменению внешних сил на уклонах во время движения поезда или резкому изменению силы торможения при переключении с тормоза регенеративного торможения на тормоз с пневматическим приводом.

Что касается экономии электроэнергии как важного показателя количественной оценки экономичности вождения поезда, то благодаря эффективному внедрению в процесс автовождения ноу-хау движения по инерц1Ш появляется возможность использовать запас во времени в пути и экономить электроэнергию.

3.6.6. ПРИМЕНЕНИЕ НА МЕТРОПОЛИТЕНЕ В г. СЭНДАЙ

Система автовождения поезда на основе нечеткого управления, которая была разработана в соответствии с изложенными выше принципами и технические характеристики которой были подтверждены с помощью машинного моделирования, была применена в поездах метрополигена г. Сэндай. После ввода характеристик поезда в качестве параметров модели и настройки, система была введена в действие 15 июля 1987 г. Устройство автовождения с программой, введенной в микрокомпьютер, установлено на полу поезда (рис. 3.51)! Результаты предварительных дорожных испытаний показаны на рис. 3.52. При движении между станциями предельная скорость изменялась от 45 до 75 км/ч, при этом было плавное управление скоростью, затем заметно снижение скорости на подъеме, но благодаря переключению на пятую позицию ускорения {P5N) скорость восстановлена. Перед остановкой на станции сначала выбирается вторая

Рис. 3.51. Устройсик) авювожлспия с нсчсгким yupaBjicuMCM.

Рис. 3.53. Результаты измерения точности оста-

новки.

1S00-

1000-

500-

-SO -25 10 23 50 Точность остановки,см

позиция торможения {B2N), затем происходит плавный переход на управление остановкой в заданном месте, позиция торможения меняется с интервалом 4 5 с, обеспечивая хорошую комфортабельность. Точность остановки измерялась свыше 10 тысяч раз при движении в оба конца всех поездов метрополитена. Результаты измерений показаны на рис. 3.53. Из них следует, что ошибки остановки в 30 см и выше составляют менее 1%, стандартное отклонение-10,61см, т.е. обеспечивается точная остановка даже при изменениях станционной обстановки и смене поезда. Данная система хорошо функционировала и после ввода ее в эксплуатацию [25].

В заключение авторы искренне благодарят всех сотрудников транспортного бюро г. Сэндай, оказавших помощь в практическом применении данной системы, всех сотрудников завода «Мито» фирмы «Хитати сэйсакудзё», которые приняли участие в разработке системы, а также руководителей научно-исследовательских лабораторий К. Харуна и Н. До-мэн, под руководством которых ведутся разработки подобных систем.

3.7. РАСПОЗНАВАНИЕ РЕЧИ

Словосочетание «человеко-машинный интерфейс» часто Можно услышать в значении «контакт человека и машины». С Точки зрения человека идеальным способом передачи своих намерений является диалог с машиной. Для этого