Тестирование базы правил
3.3.5.Проверка
созданной базы правил можно осуществить
с помощью редактора Rule
Viewer.
Для этого войдите в исходную панель FIS
– Editor
FazCont
и
с помощью View>Rules
откройте панель редактора Rule
Viewer.
3.3.6. В центральной части панели расположены три вертикальных ряда окон ( по числу переменных). Каждый ряд содержит пять окон (по числу правил в базе правил), из которых два левых ряда относятся к входным переменным level и rate, а крайний правый ряд относится к выходной переменной valve. Значения входных переменных можно установить с помощью визира (грубо) или в окне input (точно). Результат нечеткого логического вывода в соответствии с алгоритмом Мамдани представлен в нижнем окне правого крайнего ряда в виде аккумулированной функции принадлежности (синего цвета). Там же представлен и результат дефаззификации, отмеченный визиром (красного цвета) и значением переменной valve.
3.3.7.Индексный формат базы правил позволяет предельно сжато описать ее содержание:
1 1, 1 (1) : 2 |
2 0, 2 (1) : 1 |
3 2, 3 (1) : 2 |
|
Это машинная запись базы правил, включающей три правила (по числу строк). Первые два левых столбца соответствуют входным переменным (крайний левый – первой переменной, второй столбец – второй переменной). Таким образом, номера столбцов слева направо до запятой соответствуют номерам входных переменных. Номера столбцов слева направо после запятой соответствуют номерам выходных переменных. Числа, стоящие в столбцах, соответствуют номерам термов соответствующих переменных. Например, числа, стоящие в столбцах первого правила, указывают номер функции принадлежности соответственно первой (mf1) входной переменной и второй входной переменной (mf1), для второго правила mf2 для первой переменной и mf0 (т.е. none) - для второй переменной. В третьем столбце, указаны номера функций принадлежности выходной переменной (в первой строке - (mf1), во второй - mf2, в третьей – mf3). В четвертом столбце (в круглых скобках) указан вес правила. В пятом столбце находится разделитель (:) , в шестом столбце – признак используемого в правиле соединения AND (1) или OR(2).
Контрольные вопросы.
1. Дайте определение нечеткого логического вывода.
2. Назовите этапы нечеткого логического вывода.
3. В чем состоит смысл этапов фаззификации, агрегирования, активизации и аккумуляции?
4. Какие способы дефаззификации Вы знаете?
5. Как использовать Rule Viewer для тестирования базы правил?
6. Используя индексный формат, опишите Вашу базу правил.
Лабораторная работа №4 Исследование нечеткого контроллера в составе Simulink – модели.
Цель работы заключается в ознакомлении с процедурой создания Simulink – модели и проведении сравнительного анализа работы нечеткого и ПИД контроллеров.
4.1. Предварительные сведения
4.1.1. Пакет Simulink является приложением к программному комплексу MATLAB[4]. В нем реализуется принцип визуального программирования, в соответствии с которым пользователь из библиотеки стандартных блоков создает модель объекта управления и осуществляет расчеты.
4.1.2. В данной работе используется готовая Simulink – модель, входящая в состав демонстрационного примера Demos/ Water Level Control in a Tank (см. п.1.1.6.). В ней необходимо заменить «матлабовский» нечеткий контроллер на собственный нечеткий контроллер, который был создан после выполнения лабораторных работ №1 - №3.
4.1.3.На рис.4.1. представлена разгонная характеристика замкнутой системы регулирования уровня жидкости в резервуаре, по которой можно оценить качество контроллера, используемого в системе. Наиболее важными критериями качества являются перерегулирование ∆L+ и время регулирование tрег.
L
∆L+
L0
0.9L0
L
0.1L0
∆L-
tрег t0
t1
t
Рис.4.1. Разгонная характеристика замкнутой системы регулирования
уровня жидкости в резервуаре.
4.1.4. Разгонная характеристика (жирная линия L) отображает реакцию системы на изменение уставки L0, которая изменяется по закону прямоугольного перепада длительностью t0 (линия красного цвета). При этом перерегулирование на спаде равно амплитуде первой полуволны ∆L- , а время регулирования на спаде равно t1 – t0.
4.1.5. Оба критерия качества являются противоречивыми, т.е. при уменьшении перерегулирования увеличивается время регулирования и наоборот. Перерегулирование и время регулирования зависят от настроек контроллера. Для ПИД- контроллера - это Kp, Ki, Kd – пропорциональная, интегральная и дифференциальная настройки, а для нечеткого – параметры и тип функций принадлежности, а также правила нечеткого логического вывода.