Материал: 4865
Таблица 1 - Варианты заданий
№ |
|
Rяц |
Тя |
Сm |
kдт |
kдс |
J |
|
|
|
|
|
Регулятор |
|
|
|
Регулятор |
|||||||||
|
Замена клас- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
скорости |
|
|
|
|
тока |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сического |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
регулятора |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Тока |
0.4 |
0.0032 |
2 |
1 |
1 |
0.011 |
|
0.001 |
|
|
|
|
0.4 |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 * 0.0092 * p |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 * 0.0092 * 2 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
2 |
Скорости |
0.22 |
0.0032 |
1.667 |
1 |
1 |
0.054 |
|
|
|
|
(0.033* p J ) |
1 |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.0018 * p |
|
|
|
|
|
p |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
3 |
Тока |
6.944 |
0.053 |
2 |
0.889 |
0.095 |
0.034 |
|
5.685 * (0.056 * p 1) |
13.48 * (0.056 * p 1) |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.056 * p |
|
|
|
0.056 * p |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
Скорости |
0.21 |
0.023 |
3.18 |
0.028 |
0.15 |
4.2 |
|
|
|
|
(0.044 * p J ) |
1 |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.0022 * p |
|
|
|
|
|
p |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
5 |
Тока |
1.455 |
0.042 |
0.726 |
0.381 |
0.095 |
0.05 |
|
11.245 * (0.042 * p) |
|
|
0.03* (0.042 * p 1) |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.042 * p 1 |
|
|
|
0.042 * p |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
Скорости |
|
0.003 |
1.667 |
|
|
0.05 |
|
|
|
|
|
(0.029 * J ) |
1 |
|
|
|
|
||||||||
|
|
0.22 |
9 |
|
1 |
1 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
0.15 * 2 * Cm * 0.07 |
0.029 |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.Дайте определение понятия нечеткое множество?
2.Что называется термом?
3.Назовите основные компоненты нечеткого регулятора?
4.Описать алгоритм работы нечеткого логического вывода Сугено?
5.Дайте определение функции принадлежности?
6.Назовите основные виды функций принадлежностей?
7.Чем отличается алгоритм нечеткого логического вывода Сугено первого порядка от алгоритма нечеткого логического вывода Сугено нулевого порядка?
Лабораторная работа № 3
Структурный синтез. Повышение информативности нечеткого регулятора
Цель работы: освоить навыки работы в программной среде MatLab, ознакомиться с работой основных элементов программных пакетов Simulink и Fuzzy Logic Toolbox, закрепить навыки и знания по настройке и повышению информативности нечетких регуляторов с алгоритмами нечеткого логического вывода Мамдани и Сугено.
Основы работы в MatLab
После запуска программы на экран выводится главное окно программы, в котором отображается, в зависимости от установок, командная строка, история команд, текущая директория и др. Необходимо в командной строке ввести команду fuzzy и нажать Ввод. После чего появится окно редактора нечеткого управления. Для выбора алгоритма нечеткого логического вывода необходимо в меню File->New FIS-> выбрать алгоритм работы (Мамдани или Сугено). В редакторе нечеткого управления содержатся блоки: вход регулятора (может содержать несколько входов), нечеткая база правил, и выход нечеткого регулятора (дефаззификация). Также редактор содержит методы агрегации, дефаззификации и методы работы правил базы правил. /5/
Работа в пакете Simulink
После запуска пакета Simulink необходимо создать новый файл. Для работы нечеткого управления в библиотеке Simulink Library Browser выбрать пакет Fuzzy Logic Toolbox->Fuzzy Logic Controller. Затем открыв этот блок двойным нажатием левой кнопки мыши, ввести имя нечеткого регулятора. Важно помнить, что таким же именем должен быть назван и файл сконструированный при редактора нечеткого управления Fuzzy Logic Toolbox.
Для корректной работы нечеткого регулятора в пакете Simulink, необходимо предварительно экспортировать данные в рабочую область: для этого в окне редактора нечеткого управления: File->Export->To workspace.
Для сохранения данных сконструированного нечеткого регулятора используется функция в главном окне редактора нечеткого управления: File->Export->To Disk, для загрузки уже готового и настроенного нечеткого регулятора необходимо в редакторе выбрать в меню: File->Import- >From disk.
Для того чтобы обеспечить корректную работу нечеткого регулятора настроенного с использованием двух и более входов/выходов необходимо введение звена Mux или Demux соответственно (рис. 1, рис. 2).
Рисунок 1. Введение звена Mux при настройке нечеткого регулятора на два входа
Рисунок 2. Введение звена Demux при настройке нечеткого регулятора на два выхода
Основные понятия
В сложных, да и в простых, системах управления, зачастую необходимо исследовать влияние нескольких показателей, внутренних либо внешних воздействий на систему. Для этого необходимо повышение информативности нечеткого регулятора. Для чего в регулятор вводятся дополнительные входы/выходы, в зависимости от поставленной задачи. Так, в классической теории регулирования широкое распространение получило использование ПИД-регулятора, выходной сигнал которого вычисляется по формуле
где параметры КП, КИ и КД характеризуют удельный вес соответственно пропорциональной, интегральной и дифференциальной составляющей и должны выбираться исходя из заданных показателей качества регулирования (время регулирования, перерегулирование, затухание переходных процессов). Возможное использование нечеткого регулятора (HP) для автоматической настройки (адаптации) указанных параметров ПИД-регулятора показано на рис. 3, а. Другие варианты применения HP: формирование уставок обычных регуляторов (рис. 3, б); подключение параллельно ПИД-регулятору (рис. 3, в); управление предварительной оценкой характеристик сигналов (ОХС), получаемых с датчиков, на основе интерпретации их значимости; выделение обобщенных показателей качества и т.п. с последующей обработкой с помощью алгоритмов на основе нечеткой логики (рис. 3, г).
Рисунок 3. Структуры ИСУ с нечеткими регуляторами
Настройка нечеткого регулятора
После запуска окна редактора нечеткого регулятора, необходимо произвести его настройку. При необходимости введения дополнительных входов или выходов регулятора следует в меню Edit->Add Variable- >Input/Output. (рис. 4).
Рисунок 4. Добавление/удаление дополнительных входов или выходов
Для добавления необходимого количества функций принадлежности необходимо в окне редактора функций принадлежностей Edit->Add MFs/Remove Selected ME (рис. 5).
Рисунок 5. Добавление/удаление дополнительных функций принадлежностей
Далее настроим входные функции принадлежности, для простоты возьмем три функции принадлежности (рис. 6). Обозначим их как отрицательный, нулевой и положительный сигнал соответственно.
Область определения функций принадлежности задается в окне Range. В окне Type можно выбрать необходимый вид функции принадлежности. Также необходимо задать область действия каждой функции принадлежности, для этого в окне Params вводятся необходимые значения (рис. 6).