Optimization of Membership Functions of a Fuzzy Logic Controller for an Autonomous Wheeled Mobile Robot Using Ant Colony Optimization

Author(s):  
Ricardo Martínez-Marroquín ◽  
Oscar Castillo ◽  
José Soria
Author(s):  
Rajmeet Singh ◽  
Tarun Kumar Bera

AbstractThis work describes design and implementation of a navigation and obstacle avoidance controller using fuzzy logic for four-wheel mobile robot. The main contribution of this paper can be summarized in the fact that single fuzzy logic controller can be used for navigation as well as obstacle avoidance (static, dynamic and both) for dynamic model of four-wheel mobile robot. The bond graph is used to develop the dynamic model of mobile robot and then it is converted into SIMULINK block by using ‘S-function’ directly from SYMBOLS Shakti bond graph software library. The four-wheel mobile robot used in this work is equipped with DC motors, three ultrasonic sensors to measure the distance from the obstacles and optical encoders to provide the current position and speed. The three input membership functions (distance from target, angle and distance from obstacles) and two output membership functions (left wheel voltage and right wheel voltage) are considered in fuzzy logic controller. One hundred and sixty-two sets of rules are considered for motion control of the mobile robot. The different case studies are considered and are simulated using MATLAB-SIMULINK software platform to evaluate the performance of the controller. Simulation results show the performances of the navigation and obstacle avoidance fuzzy controller in terms of minimum travelled path for various cases.


Author(s):  
Adriana Fanggidae

Algoritma Ant Colony Optimization (ACO) dapat diterapkan dalam tuning parameter pada pengendali logika fuzzy atau Fuzzy Logic Controller (FLC) untuk mengendalikan ketinggian air dari tangki proses. Masukan dan keluaran fuzzy terdiri dari tujuh fungsi keanggotaan, yaitu positif besar (PB), positif menengah (PM) dan positif kecil (PS), zero (Z), negatif kecil (NS), negatif menengah (NM) dan negatif besar (NB). Pertama-tama, dicari parameter FLC awal, lalu dibangkitkan suatu graph dimana nilai-nilai parameter FLC ditentukan dalam rentang nilai antara 0 hingga 1,5 kali dari nilai parameter awal. Algoritma ACO digunakan untuk memperbaiki nilai parameter FLC tersebut agar diperoleh performansi yang lebih baik. Performansi pengendali yang diharapkan adalah meminimalkan lonjakan maksimum (overshoot) dan waktu naik (rise time). Sistem ini diimplementasikan menggunakan program labVIEW. Data ketinggian air diperoleh menggunakan sensor potensiometer. Keluaran dari FLC terhubung dengan  motor stepper untuk mengatur debit masukan air ke tangki proses. Hasil pengujian  diperoleh overshoot dan rise time yang kecil, sebagai contoh, untuk setpoint 8, performansi keluaran sistem memiliki  overshoot 2.5% dan rise time 8909 ms. Algoritma ACO berhasil meningkatkan performansi sistem dibandingkan performansi sistem jika menggunakan parameter awal. Peningkatan performansi ini dikarenakan algoritma ACO bertindak sebagai algoritma pencarian lokal (local search) yang akan mencari performansi sistem yang lebih baik disekitar nilai parameter awalnya. Penelitian ini berhasil menunjukkan bahwa algoritma ACO dapat digunakan untuk melakukan tuning dari parameter FLC.


Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document