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Ik ging: Fuzzy logic, toegepast op de techniek van de remsystemen.

Het idee van AI is te automatiseren en te systematiseren kennis en intellectuele taken genereren van potentiële toepassingen elk gebied van toepassing is wiskunde, Computing, Robotica, gerando assim uma área de campo universal tendo utilidade e suporte para um vasto leque de aplicações.

Het eerste concept van kunstmatige intelligentie is gebaseerd op intelligente agenten interactie met omgevingen, gebaseerd op de systemische concept van binnenkomst, verwerking en uitvoer, desta forma podemos definir um agente inteligente.

Levando em consideração esses aspectos de sistemas inteligentes, muitas áreas da tecnologia têm utilizado e embarcado diversas ferramentas em seus desenvolvimentos, um destes grandes avanços são os sistemas de frenagens entre os quais iremos dissertas sobre o mecanismo de freio ABS (Antilock Braking System).

Hazy of Fuzzy logic.

Depois de compreender quais são as ações de um agente inteligente,se faz necessário a aplicação de ferramentas para gerar a otimização do tratamento de dados, que irão gerar toda base de conhecimento para o agente através de suas percepções de ações anteriores. De gegevens en informatie van eerdere waarnemingen zijn vaak een beetje groot en soms gedeeltelijk onbekende in de natuur, het idee voor dit soort milieu en voor de behandeling van dit soort opvattingen is het gebruik van een "fuzzy logic".

"De logica Nebula (fuzzy logic) Laat de behandeling van expressies met variabelen beschreven in precies dezelfde vorm" (VIREAK, N.; YONEYAMA, T. 2011. p. 68).

De studie van fuzzy systemen werd ontwikkeld door L. DE. Zadeh in 60 jaar om te helpen bij de verwerking van gegevens met onjuiste of vage. Ze ontstaan geïnspireerd door de traditionele logica, binaire kenmerken van de klassieke logica, waarin een waarde is een set, IE, waarden van 0 en 1. Met dit, een variabele kan deel uitmaken van meer dan één fuzzy set met verschillende graden, Dit heet gewoonlijk met een mate van relevantie.

De architectuur van een systeem dat in figuur 1 genoemde, toont de totale werking van logica, vanaf het begin van de fuzzificação waar de externe variabelen worden omgezet in de fuzzy sets, Wat zijn de groepen die alle informatie opslaan in bepaalde sets te vergemakkelijken van beide begrip van intelligente systeem en bij de besluitvorming over hetzelfde. Alle gegevens vanuit de externe omgeving door het proces van fuzzificação en wordt omgezet in taalkundige variabelen.

"In het algemeen, een taalkundige variabele is gekoppeld aan een set voorwaarden, waarin elke term is gedefinieerd in het hetzelfde universum van discours"(NOGUEIRA, M. 2013. p. 21).

Zoals beschreven in figuur 2, het fuzzificação-proces omgezet waarden van 0 tot 1,60 meter in een set van een taalkundige variabele met de naam "Bas", en de andere 3 sets dat betrekking heeft op bepaalde hoogtewaarden als lage midden en hoge.

Via deze methode kunt het slimme systeem werken met gegevens van onbekende natuur of waarden wat vaag, want als u wilt een perceptie van de externe omgeving hij met de waarden die zijn opgeslagen in de interne database vergelijkt, en zo gelederen als een waarde van een bepaalde taalkundige variabele.

"De theorie van fuzzy sets zoeken, Daarom, Translate formeel de onnauwkeurige informatie die komt van nature in de vertegenwoordiging van de fenomenen van de natuur, zoals beschreven door de mens met behulp van gemeenschappelijke taal ".(VIREAK, N.; YONEYAMA, T. 2011. p. 70).

De volgende stap binnen de architectuur van de fuzzy logic, is het proces van gevolgtrekking en de regels, waar is helemaal ontwikkeld zijn systeem en verwerking via de ingevoerde gegevens

besloten wat zullen de resultaten van de zelfde, IE, de maatregelen die moeten worden genomen, Dit is stap in het proces aangeduid door gevolgtrekking machine.

"Gevolgtrekking machine input informatie ontvangt al omgezet in termen die zijn gekoppeld aan taalkundige variabelen die behoren tot een vage verzameling, en genereert uit regels bepaald door de ontwerper" (VIREAK, N.; YONEYAMA, T. 2011. p. 80)

Op basis van dit beginsel een uitgang die is gekoppeld aan een taalkundige variabele vervolgens in een bepaalde numerieke waarde omgezet wordt.

DE = {(x , ( x)); x »U ( x) » [ 0,1] )

De functie(x) is een functie van belang dat met welke mate dat x is bepaalt de.

Deze stap over de logica van de stap waar algoritmisch ontwikkelt een variabele input taalverwerking. Als u gebruikt verschillende termen die zeer in computational logic implementatie worden gebruikt, Als voorbeeld het woord "Als", "ZO", "Niet" als o.a..

De laatste stap van de fuzzy controller gebaseerd op de methode van "defuzzificação", waar in de praktijk zodat het systeem een goede werking heeft, De waarden van taalkundige variabelen wordt geconverteerd naar numerieke waarden.

Het idee is dat als u een specifiek antwoord nodig, om te worden gebruikt bij de ingang van een bedieningssleutel er zijn veel technieken voor het defuzzificação-proces, Sommige meer meiden:

Sistemas de frenagem de um automóvel ,

De acordo com a norma brasileira a definição relacionada a um sistema de frenagem é a “combinação de
peças cuja função é reduzir a velocidade de um veículo em movimento, ou faze-lo parar, ou conservá-lo móvel se já
estiver parado.”.

A eficiência do sistema de frenagem de um veículo são imprescindíveis para a segurança de seu condutor .as instabilidades de um veículo estão sempre ligadas ao desbalanceamento das forças dinâmicas que estão atuando sobre o veiculo, destacando-se neste caso a força de tração, de frenagem, lateral e aderência entre o pneu e o pavimento.

A aderência entre o pneu e o pavimento têm papel fundamental na capacidade de frenagem do veículo, pois está
associada à capacidade de controlar o veículo, para tanto deve-se evitar de forma incisiva uma força de aderência reduzida.

A aderência reduzida, está associada ao bloqueio das rodas ou patinação, onde pode ocorrer por causa das limitações da suspensão e a presença de filmes espessos entre no pavimento (bijvoorbeeld: olie, agua, areia, enz) .

De forma categórica, os sistemas de frenagem, quanto a sua construção tecnológica, são divididos em sistemas
de freios convencionais e sistemas de freios eletrônicos, nos freios convencionais a força gerada pelo condutor é transferida a linha de pressão, todo esse esforço é puramente mecânico e é baseado nos princípios de Pascal. , em sistemas eletrônicos há além dos elementos mecânicos e hidráulicos elementos eletrônicos de controle que agregam ao sistema maior confiabilidade e custo.

Um dos sistemas eletrônicos mais difundidos no mercado é o chamado ABS (Antilock Braking System) onde se têm um sistema de sensoriamento e monitoramento acoplado a um sistema de freio convencional, em um sistema de freios ABS é feito um sensoriamento que verifica a pressão sobre o fluido de freio, caso esta seja maior que a pressão limite para o travamento, o sistema reduz a pressão a valores inferiores a pressão limite, evitando assim, o travamento das rodas.

Modelagem Matemática de um Sistema de Frenagem.

O acoplamento entre pneu e pavimento se dá por meio de dois componentes que são as forças mecânicas envolvidas nos sistema, que são totalmente proporcionais à aderência superficial e a histerese da borracha que está relacionada à conservação dos parâmetros do material em meio a estímulos . Na frenagem a velocidade tangencial da roda é menor, gerando o escorregamento parcial (»), que é o afastamento percentual entre as velocidades tangencial e longitudinal, que é expressa por:

Waar :

λ é o escorregamento parcial;

u é velocidade de translação da roda;

vt = (ω.R) representa a velocidade tangencial da roda, que é o produto da velocidade angular pelo raio da mesma.

O escorregamento parcial faz se entender como o pavimento e o pneu se relacionam, Echter, para se modelar o sistema completo de frenagem deve se compreender a dinâmica do carro e do pneu, e sabe se também que quando o corpo desenvolve uma trajetória curvilínea surge uma nova componente que exerce força sobre a lateral do móvel, que é a componente centrípeta.

A forças envolvidas sobre o automóvel estão relacionadas na figura acima e na equação abaixo onde se têm a velocidade desenvolvida pelo veículo, à componente Fa que é a força de arrasto e Fi que é a somatória das forças resistentes ao movimento do pneu, a equação abaixo é baseada na 2º lei de Newton.

O movimento global da roda pode ser estudado aplicando-se sobre o diagrama de corpo o Teorema da Quantidade de Movimento Angular, utilizando como o centro da roda, e então, pode se calcular o somatório dos momentos no eixo de rotação da roda (o raio do conjunto é dado por rdyn), através destes parâmetros podemos desenvolver uma equação baseada na segunda lei de newton.

Está exposto o diagrama de corpo livre de uma das rodas do veículo durante a frenagem, pode se notar
que na direção longitudinal do movimento há forças resistentes ao movimento esta sendo composta pela:

  • Força de arrasto aerodinâmico;
  • Força de resistência ao rolamento;
  • Força derivada da inclinação da pista;
  • Força imposta pelo solo na roda.
  • Torque imposto pelo arraste do motor.

Para conseguir relacionar a velocidade da roda à velocidade do veículo utiliza-se o conceito de escorregamento
(») apresentado na primeira equação quando referido a modelagem do sistema de frenagem, a relação imposta pelo escorregamento pode ser implementada na equação abaixo onde ocorre diversas substituições da fórmula original.

 

waar:

  • »: coeficiente de atrito;
  • »: deslizamento;
  • μp: valor de pico do coeficiente de atrito;
  • λp: deslizamento referente ao valor de pico do coeficiente de atrito.

Toda essa relação entre a dinâmica do carro e da roda, junto com os valores tabelados do coeficiente de atrito do asfalto(seco, NAT, arenoso e etc.) e os parâmetros de escorregamento foi implementada através de boas aproximações por (Wong, 1978).

 

Modelagem do Controlador Fuzzy.

Seguindo dentro de uma estrutura lógica podemos entender que para um sistema de frenagem seguro, se faz necessário o monitoramento de diversos parâmetros do veículo para se desenvolver a pressão correta em cada roda. A implementação de um sistema de instrumentação preciso e um controlador inteligente se faz necessário para uma resposta adequada e rápida, através de todos esses argumentos , o controlador fuzzy se torna adequado à esta aplicação. Abaixo podemos ver o diagrama simplificado do freio ABS.

Na imagem acima temos um modelo simplificado do controlador de frenagem do automóvel, entende se que a variável de controle é o mecanismo de pressão em cada roda, esta variável está em função principalmente da velocidade e distância de frenagem que o veículo visa ter em um frenagem, juntamente com o coeficiente de atrito, através desta análise podemos esquematizar um diagrama fuzzy simplificado.

No primeiro controlador fuzzy o sistema recebe a velocidade e a distância de frenagem (esta variável se dá através da intensidade de acionamento do pedal de freio, partindo do pré suposto que um acionamento rápido e instantâneo, necessita se de uma distância menor de frenagem, para que o veículo não venha colidir com algum obstáculo), o controlador fuzzy 1 através das variáveis e dos conjuntos de regras vai disponibilizar em sua saída um percentualidealde pressão do fluído Hidráulico que o sistema irá exercer sobre cada roda, o segundo controlador fuzzy irá disponibilizar em sua saída o percentualrealatravés de dados do coeficiente de atrito e a pressão hidráulica dada pelo controlador 1.

Variáveis Fuzzy Symbool valores
Muito devagar MD [0 0 15 25 ]
Devagar (D) [20 30 40 50 ]
Médio M [40 50 60 70 ]
Rápido R [ 60 70 80 90 ]
Muito Rápido DHR [ 85 90 100 110 ]

A tabela acima demonstra o conjunto de valores e à fuzzificação da variável de entrada ” snelheid ” de 0 à 110 km.

Variáveis Fuzzy Symbool Valores
Muita curta Mc [0 0 30 40]
Curta M [15 30 60 70]
Media (C) [50 70 110 130]
Longa L [110 150 180 220]
Muita Longa Ml [200 220 320 ]

A tabela acima demonstra o conjunto de valores e à fuzzificação da variável de entrada “afstand ” de 0 à 320 m.

Variáveis Fuzzy Symbool Valores
Nenhum freio Nf [0 0 0.03]
Muito Pouco Mp [0 0.03 0.1 0.2]
Pouco P [0.1 0.2 0.3 0.4]
Média M [0.35 0.4 0.6 0.65]
Alta DE [0.55 0.65 0.75 0.8]
Muito alta Ma [0.75 0.8 0.95 1]
Todo Freio Tf [0.98 1 1]

A tabela acima demonstra o conjunto de valores e à fuzzificação da variável de saída depercentual de pressãode 0 à 100%.

Utilizando o Matlab® onde apenas fazemos o “instellen” dos parâmetros e deixamos o software fazer todos os complexos cálculos dos graus de pertinência e álgebra de conjuntos de cada função, e em seguida apresentando somente as saídas relacionadas a lógica presente. O software mostra todas as relações em cada variável terá em seu determinado conjunto.

 

O exemplo demonstra as funções de pertinência demonstradas pelo software, logo a seguir são definidos os conjuntos de regras, que se baseiam na lógica convencional SE, ENTÃO,SENÃO e entre outros. Definindo todos os conjuntos o software irá desenvolver uma superfície de saída ideal para cada combinação de entrada.

Todos os exemplos acima foram para fins didáticos onde todos os dados e parâmetros foram colocados de forma empírica.

A lógica fuzzy é uma ferramentas para se trabalhar com dados vastos onde, pode se obter controle de estruturas que não se têm total ou parcial conhecimento de seu conjunto universo de valores, fazendo com que seu sistema, processo ou produto tenha uma ação cognitiva e empírica semelhante as ações humanas.

 

 

 

 

 

Bibliografia.

KUNSTMATIGE INTELLIGENTIE EN DE SUBGEBIEDEN HIERVAN.

http://www.usp.br/ldsv/wp-content/uploads/2014/10/Artigo_Prandy_Final.pdf

https://repositorio.ufu.br/bitstream/123456789/16788/1/Diss%20Flavio.pdf

J. Wong. Theory of Ground Vehicles. 2nd ed. Wiley and Sons, New York, 1978.

VIREAK, N.; YONEYAMA, T. Kunstmatige intelligentie in de automatisering. Editora Edgard Blücher LTDA, 5e ed. 2011.

RUSSELL, S.; NORVIG, P. Kunstmatige intelligentie. 2 ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2004. 528 p.

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Geschreven door Kawann Costa

Mechatronisch ingenieur geobsedeerd met het begrijpen van hoe de dingen werken op hun laagste niveaus van abstractie.

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