книги / 829

УДК 681.3

C.И. Сташков

Пермский государственный технический университет

МОДЕЛИРОВАНИЕ АЛГОРИТМА НЕЧЕТКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫМ ОБЪЕКТОМ В ПАКЕТЕ MATLAB

Приведены результаты разработки лабораторной установки, предназначенной для исследования работы алгоритма управления на основе нечеткого регулятора.

Тепловой объект управления представляет собой трубку из термостойкого материала с установленными в ней электронагревателями. Через трубку продувается воздух, расход которого можно изменять регулирующим органом с электрическим исполнительным механизмом. Температура воздуха на выходе из трубки измеряется датчиком температуры и регулируется путем изменения расхода.

Процессы нагревания и охлаждения объекта инерционны, поэтому при синтезе алгоритма управления температурным режимом учитывалась не только температура, но и скорость ее изменения, которые являются входными переменными алгоритма управления.

Значениям температуры (х1) были поставлены в соответствие следующие лингвистические термы: NB – х1 очень низкая; NS – х1 низкая; Z – х1 близкая к норме; PS – х1 высокая; PB – х1 очень высокая. Аналогично значениям скорости изменения температуры (х2) соответствуют термы: N – х2 отрицательная; Z – х2 близкая к нулю; P – х2 положительная.

Выходной переменной алгоритма – углу поворота заслонка (у) соответствуют следующие лингвистические термы: PB – у большой положительный; PM – у средний положительный; PS – у малый положительный; Z – у близкий к нулю; NS – у отрицательный малый; NM – у отрицательный средний; NB – у отрицательный большой.

На основании экспертных оценок по регулированию температуры воздуха на выходе теплового объекта были сформулированы пятнадцать исходных правил управления, соответствующих инференц-процедурам:

R1: ЕСЛИ x1 = PB И x2 = P, ТО y = NB; R2: ЕСЛИ x1 = PB И x2 = N, ТО y = NS; R3: ЕСЛИ x1 = PS И x2 = P, ТО y = NM;

201

R4: ЕСЛИ x1 = PS И x2 = N, ТО y = Z; R5: ЕСЛИ x1 = NB И x2 = N, ТО y = PB; R6: ЕСЛИ x1 = NB И x2 = P, ТО y = PS; R7: ЕСЛИ x1 = NS И x2 = N, ТО y = PM; R8: ЕСЛИ x1 = NS И x2 = P, ТО y = Z; R9: ЕСЛИ x1 = PB И x2 = Z, ТО y = NM; R10: ЕСЛИ x1 = PS И x2 = Z, ТО y = NS; R11: ЕСЛИ x1 = NB И x2 = Z, ТО y = PM; R12: ЕСЛИ x1 = NS И x2 = Z, ТО y = PS; R13: ЕСЛИ x1 = Z И x2 = P, ТО y = NS; R14: ЕСЛИ x1 = Z И x2 = N, ТО y = PS; R15: ЕСЛИ x1 = Z И x2 = Z, ТО y = Z.

При решении задач математического моделирования систем с использованием теории нечетких множеств необходимо выполнение большого объема операций над лингвистическими переменными, поэтому для выполнения нечетких операций использовались функции принадлежности стандартного вида – треугольные.

На основании приведенных пятнадцати правил нечеткого логического вывода была составлена табл. 1.

Значения функций принадлежности выходной переменной – угла поворота у для каждого из решающих правил оператором Мамдани определяется по следующей формуле*:

где А= Аx1 Аx2 – нечеткое множество входных переменных; j – номер

правила; х1*, х2* – измеренные значения температуры и скорости ее изменения, соответственно; Bj – терм выходной переменной, соответст-

* Леоненков А.В. Нечеткое моделирование в среде MATLAB и FuzzyTECH. СПб.: БХВ-Перербург, 2005. 736 с.

202

ресечения, даваемые посылками пятнадцати правил; * ( y) – значение

B j

функции принадлежности терма выходной переменной по j-му правилу. Результирующая функция принадлежности BР ( y) для управ-

ляющего воздействия определяется операцией:

Конкретное значение управляющего воздействия определяется процедурой дефазификации по BР ( y) методом центра тяжести:

ymin

Для моделирования алгоритма использовались пакет MATLAB и его приложения Simulink и Fuzzy Logic Toolbox. Формирование входных лингвистических переменных в пакете Fuzzy Logic Toolbox показано на рис. 1 и 2.

Рис. 1. Лингвистические термы входной переменной – температуры

203

Как видно из табл. 2, при объекте как с самовыравниванием, так и без самовыравнивания, нечеткий регулятор отрабатывает возмущения по каналу задания лучше, чем аналоговый и цифровой ПИрегуляторы.

Рис. 5. Отработка задания регулятором для объекта с самовыравниванием (а) и без самовыравнивания (б): 1 – нечеткий регулятор; 2 – аналоговый ПИ-регулятор;

3 – цифровой ПИ-регулятор

206

УДК 004.91

Е.В. Филимонова, П.Ю. Сокольчик

Пермский государственный технический университет

ИНФОРМАЦИОННАЯ КОМПЬЮТЕРНАЯ ПОДДЕРЖКА

НА БАЗЕ СИСТЕМЫ ЛОЦМАН:PLM ПРОЕКТОВ СТРОИТЕЛЬСТВА И РЕКОНСТРУКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ, ВЫПОЛНЯЕМЫХ ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКИМ ОТДЕЛОМ

Рассмотрена разработка базы данных на базе PDM-системы ЛОЦМАН:PLM. Проведено исследование влияния базы данных на эффективность выполнения проектов строительства и реконструкции промышленных объектов в проектно-конструкторском отделе нефтеперерабатывающего предприятия.

Конкуренция в рыночной экономике обязывает уделять больше внимания качеству и скорости разработки проектов. От качества проекта и затраченного на его выполнение времени зависят затраты на проектирование и в большей степени качество и эффективность функционирования проектной организации. Высокие темпы проектирования способствуют увеличению количества и повышению качества выполненных проектов.

Одним из современных методов повышения эффективности проектных работ является информационная компьютерная поддержка управления проектами на всех этапах жизненного цикла изделия. В качестве информационной поддержки выступает PDM-технология, которая предназначена для управления всеми данными об изделии и информационными процессами жизненного цикла изделия, создающими и использующими эти данные. Основной целью PDM-технологии является повышение эффективности управления информацией за счет повышения доступности данных об изделии, требующихся для информационных процессов жизненного цикла.

Для реализации PDM-технологии существуют специализированные программные средства – PDM-системы (системы управления данными об изделии). PDM-система должна контролировать все связан-

208

ные с изделием информационные процессы (в первую очередь, проектирование изделия) и всю информацию об изделии, включая: состав и структуру изделия, геометрические данные, чертежи, планы проектирования и производства, нормативные документы и многое другое.

Проектно-конструкторский отдел (ПКО) является структурным подразделением управления по техническому развитию нефтеперерабатывающего предприятия.

Функции ПКО:

1.Проектирование объектов промышленного строительства.

2.Разработка проектно-сметной документации на капитальный ремонт и реконструкцию различных объектов.

3.Разработка проектно-сметной документации на капитальное строительство.

Организационно-штатная структура ПКО состоит из секторов, каждый из которых специализируется на выполнении различных разделов проекта. Сектор выполняет определенный перечень задач (видов работ) (рис. 1).

Рис. 1. Организационная структура управления ПКО

Основная задача ПКО при выполнении проекта – разработка проектно-конструкторской документации (ПКД). Основными процессами выполнения проекта являются процессы выполнения различных

209

разделов проекта соответствующими специализирующими секторами проектно-конструкторского отдела. Каждый сектор выполняет свой раздел проекта в соответствии с действующими марками проекта.

Готовой продукцией каждого сектора является ПКД по соответствующей марке проекта. Возможные марки проекта каждого сектора представлены в табл. 1.

Исполнитель (инженер-конструктор 1, 2, 3-й категории, ведущий инженер, а также сам начальник сектора) разрабатывает проектноконструкторскую документацию (ПКД), комплект чертежей. Чертежи

210