4865

- комбинированное нечеткое управление.

На алгоритмическом уровне анализируется эффективность и целесообразность использования конкретного метода нечеткого вывода, а именно:

-алгоритма Мамдани;

-алгоритма Сугено;

-гибридного алгоритма.

Эффективным путем повышения динамической точности приводов электромеханических систем является увеличение коэффициентов усиления сигналов рассогласования при одновременном введении корректирующих связей, способствующих возрастанию запасов устойчивости, применение пропорционально - интегрирующих (ПИ) регуляторов и построение комбинированных систем с искусственными компенсирующими связями по задающим и возмущающим воздействиям. Введение комбинированного управления по производным от задающих воздействий - это основное направление снижения ошибок воспроизведения запрограммированных траекторий движения исполнительных систем технологического оборудования.

Задача коррекции динамических свойств проектируемой системы может быть решена следующими способами.

1-й способ – коррекция последовательными корректирующими устройствами. При этом корректирующее устройство располагается между звеньями с передаточными функциями W1 и W2, а структурная схема скорректированной системы принимает вид, показанный на рис. 1.

Рисунок 1. Структурная схема нескорректированной системы

Рисунок 2. Структурная схема системы, скорректированной последовательными корректирующими устройствами

2-й способ – коррекция прямыми параллельными корректирующими связями. В этом случае структурная схема системы будет иметь вид, показанный на рис. 3.

Рисунок 3. Структурная схема системы, скорректированной прямыми параллельными корректирующими связями

3-й способ – коррекция корректирующими устройствами в цепи обратной связи. Структурная схема системы при этом может иметь вид, показанный на рис. 4 и 5.

Рисунок 4. Структурная схема системы, скорректированной корректирующими устройствами в цепях обратных связей

Рисунок 5. Структурная схема системы, скорректированной корректирующими устройствами в цепях обратных связей

4-й способ – коррекция с помощью сложных корректирующих устройств, располагаемых в нескольких цепях системы. Примеры систем со сложными корректирующими устройствами показаны на рис. 6 и рис 7.

7. Корректирующие обратные связи могут также охватывать и W3, а также могут применяться две или более корректирующие обратные связи, охватывающие различные части Wо. При этом могут использоваться и параллельные корректирующие устройства.

Рисунок 6. Структурная схема системы, скорректированной сложными корректирующими устройствами, располагаемыми в нескольких

цепях системы

Рисунок 7. Структурная схема системы, скорректированной сложными корректирующими устройствами, располагаемыми в нескольких

цепях системы

Отсюда задача синтеза нечеткого корректора переходит в область логических заключений и сводится к:

-выбору входных лингвистических переменных на основе анализа поведения замкнутой детализированной системы в оптимальном режиме;

-назначению для каждой из лингвистических переменных набора термов; -выбору для каждого из термов аппроксимирующего нечеткого множества;

-созданию базы правил корректора на основе анализа совокупности значений «входные переменные - управление», полученной для оптимального режима;

-принятию адекватного механизма нечеткого вывода и выбору эффективного метода преобразования полученного нечеткого управления в «четкий» выходной сигнал.

Задание к лабораторной работе

1. Для заданной структурной схемы (рис. 8), согласно варианту задания (табл. 1), смоделировать в программной среде MatLab переходные процессы.

Рисунок 8. Структурная схема системы подчиненного регулирования тиристорный преобразователь - двигатель

Wpc(p) - регулятор скорости Wpт(p) - регулятор тока

Тяц - постоянная времени якорной цепи Тм - электромеханическая постоянная времени Сm - конструктивный коэффициент

kдт - датчик тока

kдс - датчик скорости Uзс=10 В - задающий сигнал

kтп=22 В - коэффициент передачи тиристорного преобразователя Ттп=0.007 с - постоянная времени тиристорного преобразователя.

2.Произвести структурный синтез корректирующего звена, путем замены классического регулятора на нечеткий или введением дополнительного корректирующего звена (нечеткий регулятор) по одному из предложенных способов. Алгоритмы работы регулятора Мамдани и Сугено, с двумя информационными входами и пятью нечеткими термами на каждом из входов.

3.Произвести предварительную настройку нечеткого регулятора, получить не худшие, по сравнению с исходной настроенной классически системой, показатели качества переходных процессов.

4.Привести содержание нечеткой базы правил и распределение функций принадлежности нечеткого регулятора.

5.Представить графики переходных процессов системы с нечетким регулятором по току и скорости.

6.Сделать выводы по полученным результатам.

Таблица 1 - Варианты заданий

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 Мамдани?

5.Дайте определение функции принадлежности?

6.Назовите основные виды функций принадлежностей?

7.Описать алгоритм работы нечеткого логического вывода Сугено?

8.Описать способы коррекции динамических свойств проектируемой системы?

9.Привести основные отличия алгоритма работы нечеткого логического вывода Мамдани от алгоритма работы нечеткого логического вывода Сугено.

Библиографический список

Основная литература

1. Системы искусственного интеллекта. Практический курс: учебное пособие / под ред. И.Ф. Астаховой. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. – 292 с. // ЭБС Единое окно доступа к образовательным ресурсам. – Режим доступа: http://window.edu.ru/resource/335/65335.

Дополнительная литература

2.Бессмертный И.А. Искусственный интеллект: Учебное пособие. - СПб: СПбГУ ИТМО, 2010. – 132 с.// ЭБС Единое окно доступа к образовательным ресур-

сам. – Режим доступа: http://window.edu.ru/resource/274/69274.

3.Грибанов А. А. Искусственный интеллект в системах управления [Электронный ресурс] : методические указания к лабораторным работам для студентов по направлению подготовки 15.04.02 - Технологические машины и оборудование / А. А. Грибанов ; ВГЛТУ. - Воронеж, 2016. - 36 с. - ЭБС ВГЛТУ.

4.Грибанов А. А. Искусственный интеллект в системах управления [Электронный ресурс] : методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 15.04.02 - Технологические машины и оборудование / А. А. Грибанов ; ВГЛТУ. - Воронеж, 2016. - 7 с. - ЭБС ВГЛТУ.

Грибанов Андрей Анатольевич

Искусственный интеллект в системах управления

Методические указания к лабораторным работам для студентов по направле-

нию подготовки 15.04.02 – Технологические машины и оборудование

Редактор С.Ю. Крохотина

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова»