Анализ алгоритмов решения поставленной задачи

Более подробно рассмотрим проектирование нечеткой подпрограммы. Здесь однозначно должны быть определены все входы и выходы.

Поскольку работа светофора зависит от текущего времени зеленого света и от числа машин на обеих улицах, для нашей подпрограммы предлагается использовать 3 входа:

1) Время T зеленого света нечеткого светофора для улицы СЮ (для улицы ЗВ этот параметр равен соответственно “цикл - T”);

2) число машин на улице СЮ по окончанию очередного цикла;

3) число машин на улице ЗВ по окончанию цикла.

Теперь для каждой переменной надо задать лингвистические термы, соответствующие некоторым диапазонам четких значений. Так, для переменной время зеленого света предлагается использовать три терма (рис. 3.1):

· малое (10-25сек.);

· среднее (20-40сек.);

· большое (35-50сек.).

Рис. 3.1 Функция принадлежности первой входной переменной.

Степень принадлежности четких значений термам задается с помощью функций принадлежности (в нашем случае эти функции имеют форму трапеции).

Аналогично, термы для двух оставшихся переменных будут (рис. 3.2):

· очень малое (0-18);

· малое (16-36);

· среднее (34-56);

· большое (54-76);

· очень большое (72-90).

Рис. 3.2 Функция принадлежности второй и третьей входных переменных.

Функции принадлежности здесь также имеют форму трапеции.

Так как суть работы светофора состоит в изменении времени зеленого света, в качестве выходного параметра предлагается использовать величину этого изменения. Термы в этом случае будут следующие (рис. 3.3):

· увеличить (0-20сек.);

· не изменять (-15-15сек.);

· уменьшить (-20-0сек.).

Рис. 3.3 Функция принадлежности выходной переменной.

Функции принадлежности имеют форму Гаусса.

Кроме того, в подпрограмму записывается таблица правил, на основе условных высказываний, которая формирует выходное значение исходя из величин входных параметров.

Основная программа работает следующим образом: с помощью генератора случайных чисел происходит генерирование числа машин за один цикл светофора для улиц СЮ и ЗВ.

Часть машин из этого числа успевает проехать на зеленый свет, остальные останавливаются перед перекрестком, ожидая окончания действия красного света светофора. Все те автомобили, которые остались стоять перед светофором после одного цикла, считаются не обслуженными заявками.

За показатель эффективности данной системы принимается среднее число не обслуженных заявок за заданное количество циклов светофора. Соответственно, чем меньшее значение имеет показатель эффективности, тем большее количество машин пропускает светофор.

Число циклов светофора не должно быть слишком малым, т.к. в этом случае не получается объективной информации, или слишком большим, т.к. программа будет очень долго вычислять требуемую величину. Рекомендуемое количество циклов - 100.

Таким образом, алгоритм программы следующий: на светофор с датчиков поступает информация о количестве автомобилей на двух улицах. Эти данные переводятся в нечеткий формат согласно заданным функциям принадлежности, далее, внутри подпрограммы происходит их обработка, полученное значение изменения времени зеленого света дефазифицируется (т.е. переводится обратно в четкий формат) и поступает в виде управляющего сигнала на светофор. В соответствии с этим сигналом время зеленого света светофора в следующем цикле будет другим.