Курсовая работа: Применение нечёткой логики на примере простой модели зарядного устройства для батарей

🛑 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻

Федеральное агентство по образованию
ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»
Применение нечеткой логики на примере простой модели зарядного
Нечёткая логика и её преимущества использования
Цель работы – на языке MicrosoftVisualC# 2010 ExpressEdition создать модель работы зарядного устройства для батарей с применением операторов нечёткой логики. И отобразить графики изменения напряжения и температуры в разных режимах зарядки.
Нечёткая логика и её преимущества использования

Нечеткая логика (Fuzzy logic) была разработана в 1963 г. Лотфи Заде (Lotfi Zadeh). Эта логическая система была придумана для того, чтобы позволить программам работать в диапазоне различных степеней истины. Вместо двоичных систем, отображающих только истину и ложь, были введены степени истины, которые действуют в диапазоне от 0,0 до 1,0 включительно.
Аналогично булевой логике, нечеткая логика имеет набор базовых операторов, они совпадают с булевыми, но действуют по-другому. Эти операторы обеспечивают основу для операций нечеткой логики.
publicfloatMAX(floata,floatb) { return (a>b) ? a : b; }
public float MIN(float a, float b) { return (a < b) ? a : b; }
public float fuzzyAnd (float a, float b)
public float fuzzyOr(float a, float b)
Операторы нечеткой логики очень схожи с обычными булевыми операторами. Функции принадлежности и правила нечеткой логики, подвергнутые лингвистической модификации, позволяют значительно расширить возможности системных операторов. Разработчики могут намного упростить сложность систем, используя нечеткую логику, поскольку она позволяет моделировать комплексные программы с большим количеством входов и выходов.
С помощью нечеткой логики можно добиться снижения системных требований, а значит, сократить расходы на аппаратные средства. Во многих случаях математическое моделирование предпочтительнее заменить функциями принадлежности и правилами нечеткой логики и с их помощью управлять системой.
При сокращении объемов информации размеры кода уменьшаются, поэтому система работает быстрее. Кроме того, это позволяет использовать менее совершенные аппаратные средства.
Зарядное устройство работает в среде, где существует напряжение заряда (например, от солнечных батарей), и нагрузка. Напряжение позволяет заряжать батарею, в то время как нагрузка ее разряжает. Зарядное устройство имеет два режима работы: режим подзарядки и режим быстрой зарядки. В режиме подзарядки в батарею поступает только очень небольшое количество тока, что приводит к неполной зарядке батареи. В режиме быстрой зарядки весь доступный ток направляется в зарядное устройство.
С точки зрения систем управления следует определить, когда нужно переходить в режим быстрой зарядки, а когда - в режим подзарядки. При зарядке температура батареи повышается. Если батарея заряжена полностью, дополнительный ток, проходящий через нее, будет приводить к ее нагреву. Поэтому, если батарея нагревается, можно считать, что она полностью заряжена, а значит, следует перейти в режим подзарядки. Кроме того, можно измерить напряжение батареи, чтобы определить, достигло ли оно предела, и затем переключиться в режим подзарядки. Если батарея не нагрелась и не достигла предела по напряжению, следует перейти в режим полной зарядки. Это упрощенные правила, поскольку кривая температуры батареи является оптимальным показателем ее зарядки.
Функции принадлежности при зарядке батареи с помощью нечеткой логики


У нас имеется две переменные: напряжение и температура. Графики принадлежности для напряжения и температуры (отображающие функции принадлежности) показаны на рис. 1 и 2.
Рис. 1. График функции принадлежности для напряжения
Рис. 2. График функции принадлежности для температуры
При создании функции принадлежности использованы следующие программные конструкции, которые позволяют задать границы функции принадлежности с помощью группы значений, представляющих ее параметры.
Функции, которые используются для создания функций принадлежности.
public float spikeProfile (float value, float lo, float high)
Функция, spikeProf ile, задает обычную функцию принадлежности в виде треугольника. Задаются значения 1о и high, которые определяют базовые вершины треугольника. Высшая точка задается как high/2.
public float plateauProfile(float value, float lo, float lo_plat,
upslope =(float) (1.0 / (lo_plat - lo));
downslope = (float)(1.0 / (hi - hi_plat));
else if (value > hi) return (float)0.0;
else if ((value >= lo_plat) && (value <= hi_plat)) return (float)1.0;
else if (value < lo_plat) return ((value - lo) * upslope);
else if (value > hi_plat) return ((hi - value) * downslope);
Функция, plateauProf ile, задает функцию принадлежности в форме трапеции (пример - функция принадлежности для температуры на рис. 2)Затем с помощью функции plateauProfile дополнительно создаются те функции принадлежности, которые распространяются до границ (например, функции холодно и жарко на рис. 2). Их задача заключается в том, чтобы определить степень принадлежности заданного значения и аргументов функции. График функции принадлежности для напряжения определяет в области напряжения три функции принадлежности: низкое, среднее и высокое. Аналогично задаются три функции принадлежности для области температуры: холодно, тепло и горячо. Эти значения используются только для демонстрации и не учитывают какую-либо технологию производства батарей.
Функции принадлежности для напряжения
//функция принадлежности для низкого нааряжения
public float m_voltage_low(float voltage)
if (voltage < lo) return (float)1.0;
if (voltage > hi) return (float)0.0;
return plateauProfile(voltage, lo, lo_plat, hi_plat, hi);
//функция принадлежности для среднего напряжения
public float m_voltage_medium(float voltage)
if (voltage < lo) return (float)0.0;
if (voltage > hi) return (float)0.0;
return plateauProfile(voltage, lo, lo_plat, hi_plat, hi);
//функцияпринадлежностидлявысокогонааряжения
public float m_voltage_high(float voltage)
if (voltage < lo) return (float)0.0;
if (voltage > hi) return (float)1.0;
return plateauProfile(voltage, lo, lo_plat, hi_plat, hi);
Все функции принадлежности используют функцию plateau Profile, чтобы построить график. Каждая из них принимает значение напряжения и затем возвращает значение, которое соответствует ее степени принадлежности. Каждая функция сначала проверяет переданное значение на соответствие диапазону функции принадлежности. Если значение не выходит за рамки диапазона, оно передается в функцию plateauPro f ile . При этом ее сигнатура задается как вектор [lo, lo__plat, hi_plat, hi], а затем пользователю возвращается результат.
Функции принадлежности для температуры
// функция принадлежностми для высокой температуры
public float m_temp_hot(float temp)
return plateauProfile(temp, lo, lo_plat, hi_plat, hi);
// функция принадлежностми для средней температуры
public float m_temp_warm(float temp)
if ((temp < lo) || (temp > hi)) return (float)0.0;
return plateauProfile(temp, lo, lo_plat, hi_plat, hi);
// функция принадлежностми для низкой температуры
public float m_temp_cold(float temp)
return plateauProfile(temp, lo, lo_plat, hi_plat, hi);
Функция управления зарядкой батареи с помощью нечеткой логики


Как уже говорилось, зарядное устройство имеет два режима работы: режим подзарядки и режим быстрой зарядки. Состояние батареи отслеживают два датчика: датчик напряжения и датчик температуры. Функция chargeControl позволяет управлять процессом зарядки батареи.
Функция, управляющая зарядкой батареи
public float chargeControl(float timer )
if ( normalize(m_voltage_high(voltage)) ==1) {
} else if (normalize( m_temp_hot(temperature))==1) {
fuzzyAnd(fuzzyNot(m_voltage_high(voltage)),
fuzzyNot(m_temp_hot(temperature))))==1) {
Используя правила нечеткой логики и функции принадлежности, указанная функция в зависимости от значений напряжения и температуры изменяет режим зарядки батареи.
Наконец, главный цикл выполняет функции управления процессом зарядки батареи, основываясь на заданных параметрах напряжения и температуры.
private void Main (object sender, EventArgs e)
n.timer = n.chargeControl(n.timer);
s = "Main: " + i + " volt=" + n.voltage + " temper=" + n.temperature + " Mode=" + n.ChargeMode;
Программа вызывает функцию, которая эмулирует процесс собственно зарядки и разрядки батареи, а затем позволяет функции управления зарядкой установить нужный режим для зарядного устройства.
В результате работы над проектом была создана модель работы зарядного устройства для батареи. Программа описывает выбор режима зарядки, исходя из параметров напряжения и температуры, а так же выводит графики изменения этих параметров.
ПрограмманаписананаMicrosoft Visual C# 2010 Express Edition. Отладка производилась в операционной системе MS Windows ХР.
На этом примере было рассмотрено применение операторов нечёткой логики. Эти операторы используется в самых разнообразных приложениях. Наиболее очевидная область их применения - системы управления, которым нечеткая логика уже обеспечила коммерческий успех. Нечеткая логика используется в устройстве видеокамер и фотоаппаратов с автофокусом, системах смешивания цемента, автомобильных системах (например, системах АБС) и даже системах, основанных на правилах. Наверное, самые полезные области применения все еще остаются неизвестными. Само название «нечеткая логика» не внушает особого доверия, хотя давно известно, что это надежный метод. Как и многие другие методики ИИ, нечеткая логика в настоящее время все чаще используется в устройствах повседневного применения, где она больше не ассоциируется с искусственным интеллектом.
зарядное устройство батарея нечёткая логика
int TRICKLE_CHARGE; //charge=заряд 0
result = (float)Math.Sin((double)((float)t/(float)100.0));
if (result < 0.0) result = (float)0.0;
// First, update the loading if necessary
// Affect the current battery voltage given the load
// Next, update the battery voltage given input charge
voltage += (charge(t) * (float)Math.Sqrt(timer));
voltage += ((charge(t) * (float)Math.Sqrt(timer)) / (float)10.0 );
if (voltage < 0.0) voltage = (float)0.0;
else if (voltage > 35.0) voltage = (float)35.0;
temperature += ((load[curLoad] * ((float)Math.Sqrt(timer)/(float)25.0)) * (float)10.0);
temperature += ((load[curLoad] * ((float)Math.Sqrt(timer) / (float)20.0)) * (float)10.0);
temperature += ((load[curLoad] * ((float)Math.Sqrt(timer) / (float)15.0)) *(float) 10.0);
temperature -= ((load[curLoad] * ((float)Math.Sqrt(timer) / (float)20.0)) * (float)10.0);
temperature -= ((load[curLoad] * ((float)Math.Sqrt(timer) /(float) 100.0)) * (float)10.0);
if (temperature < 0.0) temperature = (float)0.0;
else if (temperature > 40.0) temperature = (float)40.0;
c=((float)r.Next()/(float)RAND_MAX);
public int getRand(float x) { return (int)((x) * getSRand()); }
public float MAX(float a,float b) { return (a>b) ? a : b; }
public float MIN(float a, float b) { return (a < b) ? a : b; }
public float fuzzyAnd (float a, float b)
public float fuzzyOr(float a, float b)
//функцияпринадлежностиввидетреугольника
public float spikeProfile (float value, float lo, float high)
// функцияпринадлежностиввидетрапеции
public float plateauProfile(float value, float lo, float lo_plat,
upslope =(float) (1.0 / (lo_plat - lo));
downslope = (float)(1.0 / (hi - hi_plat));
else if (value > hi) return (float)0.0;
else if ((value >= lo_plat) && (value <= hi_plat)) return (float)1.0;
else if (value < lo_plat) return ((value - lo) * upslope);
else if (value > hi_plat) return ((hi - value) * downslope);
// функция принадлежностми для высокой температуры
public float m_temp_hot(float temp)
return plateauProfile(temp, lo, lo_plat, hi_plat, hi);
// функция принадлежностми для средней температуры
public float m_temp_warm(float temp)
if ((temp < lo) || (temp > hi)) return (float)0.0;
return plateauProfile(temp, lo, lo_plat, hi_plat, hi);
// функция принадлежностми для низкой температуры
public float m_temp_cold(float temp)
return plateauProfile(temp, lo, lo_plat, hi_plat, hi);
//функцияпринадлежностидлянизкогонааряжения
public float m_voltage_low(float voltage)
if (voltage < lo) return (float)1.0;
if (voltage > hi) return (float)0.0;
return plateauProfile(voltage, lo, lo_plat, hi_plat, hi);
//функция принадлежности для среднего напряжения
public float m_voltage_medium(float voltage)
if (voltage < lo) return (float)0.0;
if (voltage > hi) return (float)0.0;
return plateauProfile(voltage, lo, lo_plat, hi_plat, hi);
//функцияпринадлежностидлявысокогонааряжения
public float m_voltage_high(float voltage)
if (voltage < lo) return (float)0.0;
if (voltage > hi) return (float)1.0;
return plateauProfile(voltage, lo, lo_plat, hi_plat, hi);
public float chargeControl(float timer )
if ( normalize(m_voltage_high(voltage)) ==1) {
} else if (normalize( m_temp_hot(temperature))==1) {
fuzzyAnd(fuzzyNot(m_voltage_high(voltage)),
fuzzyNot(m_temp_hot(temperature))))==1) {
private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
n.timer = n.chargeControl(n.timer);
s = "Main: " + i + " volt=" + n.voltage + " temper=" + n.temperature + " Mode=" + n.ChargeMode;
private void listBox1_SelectedIndexChanged(object sender, EventArgs e)
public graphic(Graphics g, int mx1, int my1, int minx1, int maxx1, int miny1, int maxy1)
minx = minx1; maxx = maxx1; miny = miny1; maxy = maxy1;
gr.DrawLine(new Pen(Color.Black, 1), x, my, x, my - lrsk);
gr.DrawLine(new Pen(Color.Black, 1), 0, y, lrsk, y);
public void drawgr(Color clr,float [] tmp)
gr.DrawEllipse(new Pen(clr, 1), x, my - y, 1, 1);
private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
graphic gra=new graphic(g,panel1.Width,panel1.Height,0,3000,0,50);

Название: Применение нечёткой логики на примере простой модели зарядного устройства для батарей
Раздел: Рефераты по информатике, программированию
Тип: курсовая работа
Добавлен 00:54:19 09 июня 2011 Похожие работы
Просмотров: 1268
Комментариев: 15
Оценило: 2 человек
Средний балл: 5
Оценка: неизвестно   Скачать

Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Да, но только в случае крайней необходимости.

Курсовая работа: Применение нечёткой логики на примере простой модели зарядного устройства для батарей
Реферат по теме Этнологическая концепция культуры Гумилева
Курсовая работа: Вексельное обращение и перспективы его развития в РФ. Скачать бесплатно и без регистрации
Доклад по теме Архитектура Руси XIII - XIVвв.
Реферат: Предмет метод и задачи социальной статистики
Скачать Реферат По Истории Реформы Петра 1
Курсовая работа по теме Разработка стратегии достижения конкурентных преимуществ через управление качеством в ООО 'Массив'
Сочинение В Чем Смысл Жизни 11 Класс
Реферат по теме Эволюция биологических механизмов запасания энергии
Договор Поручения Курсовая Работа
Реферат На Тему Автоматы
Контрольная работа: Процент. Наращение
Контрольные Работы Химия 9 Класс Фельдман
Контрольная работа по теме Классификация вод нефтяных и газовых месторождений по условиям залегания
Реферат: Единый социальный налог до и после 2010 года
Практическое задание по теме Атопический дерматит, локализованная форма
Курсовая Работа На Тему Банкротство Предприятия На Примере Зао "Дальмебель"
Рефераты На Английском Языке
Контрольная работа по теме Расследование мошенничества
Промышленные Здания Рефераты
Предварительная Защита Научной Диссертации
Реферат: Монашеские и полумонашеские ордена в РКЦ (Состояния совершенства)
Дипломная работа: Образование ТУАК и основные направления деятельности
Реферат: Характеристика хозяйства Поволжского экономического района