4 Задания на курсовую работу

4.1 Разработка «нечеткой» модели объекта

4.1.1 Задание на курсовую работу по разделу «Нечеткая логика»

Требуется разработать модель объекта управления на основе использования методов нечеткой логики.

Разработать нечеткие модели с использованием функций принадлежности двух видов:

- треугольная;

- гауссова.

Модель должна на качественном уровне быть адекватной объекту моделирования.

Реализация операции нечеткой дизъюнкции (s – норма): max.

Реализация операции нечеткой конъюнкции (t – норма): min.

Реализация дефазификации – метод центра тяжести фигуры.

В отчете необходимо привести:

- формальное описание постановки задачи;

- описание модели объекта управления на топологическом уровне;

- графики функций принадлежности на диапазоне варьирования входных и выходных переменных;

- правила нечеткого вывода;

- результаты моделирования по полученным двум моделям (с функциями принадлежности разных видов) как зависимость расчетного параметра от каждого из входных;

- вывод о работе модели.

Варианты заданий

1 Разработать модель изменения уровня в резервуаре, определяемого расходами 2 входных потока и одного выходного.

2 Разработать модель процесса смешения 3-х компонентов в емкости. В качестве входных параметров модели принять значения расходов компонентов в емкость с заданной концентрацией целевого компонента 0,2; 0,5 и 0,8 соответственно. Расчетным параметром модели является концентрация целевого компонента в продукте смешения, которая не является величиной аддитивной.

3 Разработать модель аппарата воздушного охлаждения для расчета температуры продукта на выходе аппарата, определяемой температурой продукта на входе, частотой вращения вентилятора, положением верхних жалюзи.

4 Разработать модель печи нагрева сырья для расчета температуры нагрева, определяемой температурой продукта на входе в печь, его расходом и расходом топливного газа к горелкам.

5 Разработать модель печи нагрева сырья для расчета содержания кислорода в дымовых газах, определяемое расходом газа к горелкам и значением тяги.

6 Разработать модель ректификационной колонны для расчета температуры верха, определяемой температурой продукта на вводе в колонну, температурой и расходом орошения.

7 Разработать модель ректификационной колонны для расчета температуры низа колонны, определяемой температурой продукта на вводе, расходом и температурой пара, подаваемого в низ колонны.

9 Разработать модель вакуумной колонны для расчета вязкости одного бокового погона, определяемой вязкостью сырья, подаваемого в колонну, температурой и значением отбора бокового погона.

10 Разработать модель процесса смешения для расчета концентрации целевого компонента в продукте смешения, определяемой расходом двух компонентов с концентрацией целевого компонента 0.2 и 0.8 в каждом из компонентов, частотой вращения мешалки.

4.1.2 Методика разработки «нечеткой модели» объекта

В качестве программного обеспечения при выполнении работы используется пакет Matlab.

Разработку нечеткой модели объекта в курсовой работе следует вести в следующей последовательности.

1 Построение концептуальной модели объекта – выделение значимых технологических переменных объекта, определяющих параметры моделирования. При этом параметры моделирования определяются как выходные (зависимые) Y, а определяющие – как входные (независимые) X по отношению к модели.

2 Определение диапазонов варьирования входных и выходных переменных:

X_i: [X_i^-, X_i⁺];

Y_i: [Y_i^-, Y_i⁺].

Интервал варьирования переменных необходимо разбить на 2 равных диапазона. Шкалу варьирования переменных принять в условных единицах от 0 до 1.

3 Определение функций принадлежности для диапазонов варьирования переменных назначение термов нечетким переменным. Например, для переменной c определенными термами N, Z, P с треугольной формой функции принадлежности распределение будет выглядеть следующим образом (рисунок 5).

Распределение функций принадлежности на интервале варьирования следует принимать с наложением на соседние диапазоны, как показано на рисунке 5.

4 Составление правил нечеткого вывода. Правила составляются с учетом логической связи входных параметров с выходными в форме продукций ЕСЛИ … ТО…

Например, правило

ЕСЛИ Q=N ТО L=N

описывает связь уровня в емкости с расходом поступающего продукта. Если значение расхода в емкость принадлежит подмножеству нечеткой переменной N, то значение уровня продукта в емкости будет принадлежать также подмножеству нечеткой переменной N.

Общее количество правил определяется как произведение количества входных переменных.

Удобно представлять правила нечеткого вывода в форме нечеткой ассоциативной матрицы (НАМ).

X2 X1	N	Z	P
N	N
Z
P

5 Проверка адекватности полученных моделей. На данном этапе проверяется адекватность модели на качественном уровне.

Требуется рассчитать не менее 15 значений выходного параметра модели при варьировании каждой из входных переменных. Результаты расчета представить в табличной и графической форме.

График зависимости выходного параметра от входного для обеих моделей выполнить совмещенными.

№ п/п	X1	X2	…	Xn	Y1	Y2	…	Ym
1	x11	x21	…	xn1	y11	y21	…	ym1
2	x12	x22	…	xn2	y12	y22	…	ym2
…
k	x1k	x2k	…	xnk	y1k	y2k	…	ymk