Нечеткие системы для описания интеллектуальных стратегий управления присущих человеку

Как мы уже говорили, нечеткие системы возникли благодаря желанию описывать стратегии управления сложными системами на качественном, лингвистическом уровне.

Рассмотрим следующий пример рассуждений человека характерных для стратегии управления. Возьмем ситуацию управления автомобилем, где автомобиль движется по прямой полосе дороги, и водитель следит за автомобилем, едущим впереди (рис. 2.1).

Примечание. Представленные на рис. 2.1 английские слова, имеют следующий перевод:

Car under control – управляемый автомобиль;

Car in front of – автомобиль, едущий впереди;

Direction of motion – направление движения;

a distance between cars – расстояние между автомобилями;

a speed of the car – скорость автомобиля.

Рис. 2.1. Эскиз ситуации управления автомобилем на дороге

Оценивая расстояние между автомобилями и скорость движения впереди едущей машины (информация от сенсоров), водитель реализует некоторую стратегию управления автомобилем. Эта стратегия может быть сформулирована обычными словами, например, так: «если расстояние между машинами короткое и машина впереди едет с медленной скоростью, то быстро тормози».

Стратегии управления, присущие человеку, обычно описываются в лингвистической форме. Управление автомобилем может быть, например, описано в виде следующих правил управления (упрощенные варианты).

Правило 1. ЕСЛИ расстояние между машинами небольшое и машина впереди едет с малой скоростью, ТО быстро тормози (ускорение движения - отрицательное большое).

Правило 2. ЕСЛИ расстояни е между машинами большое и машина впереди едет со средней скоростью, то не меняй скорость движения (ускорение движения - очень маленькое).

Правило 3. ЕСЛИ расстояние между машинами большое и машина впереди едет с большой скоростью, ТО ускоряйся (ускорение движения - положительно большое).

Для того, чтобы формализовать эти стратегии, нам понадобится математический аппарат, разработанный Заде и развитый далее в теории нечетких систем.

Теория нечетких систем (Fuzzy systems theory)основывается на двух математических аппаратах: теории нечетких множеств (fuzzy sets theory) и нечеткой логике (fuzzy logic). Рассмотрим основные понятия и обсудим особенности двух указанных дисциплин.