Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы нечеткого моделирования в среде Matlab. Учебное пособие
.pdf
61
Номер варианта для лабораторной работы выбирается по указанию преподавателя
Вариант 1. Нечеткое управление процессом регене-
рации ионообменной смолы в промышленных установках
умягчения воды.
Постановка задачи. Рассмотреть проблему нечетко-
го процесса регенерации ионообменной смолы в промышленных установках умягчения воды. Исследовать технологии и особенности процесса, изучить разработанную модель системы нечеткого управления процессом.
Для нечеткой модели определены входные и выходные лингвистические переменные.
Входные переменные:
ЛП α «Уровень нерастворенной соли в баке солера-
створения».
В качестве терм-множества ЛП α используется множество Т1 = {«Очень низкий», «Значительно низкий»,
«Низкий», «Недостаточный», «Достаточный»}. В символьном виде лингвистическая переменная «уровень нерастворенной соли в баке солерастворения» имеет вид
α = {NB, NS, Z, PS, PB}.
Функции принадлежности ЛП α изображены на
рис. 2.15.
62
Рис. 2.15. Графики функций принадлежности для термов
ЛП «Уровень нерастворенной соли в
баке солерастворения»
ЛП σ «Жесткость воды в магистральном трубо-
проводе».
В качестве терм-множества ЛП σ используется множество Т2 = {«Максимальная», «Нормальная», «Минимальная»}. В символьном виде лингвистическая переменная «Жесткость воды в магистральном трубопроводе»
имеет вид σ = {NS, Z, PS}. Функции принадлежности ЛП σ
изображены на рис. 1.16.
63
Рис. 2.16. Графики функций принадлежности для термов
ЛП «Жесткость воды в магистральном
трубопроводе»
Выходные переменные. В блоке нечеткого регулиро-
вания проводится обработка входных переменных, результатом которой является переменная β «Количество засы-
паемой соли», терм-множество которой Т3={«Соль не за-
сыпается», «Малое», «Небольшое», «Большое», «Очень
большое»}. В символьном виде лингвистическая переменная «количество засыпаемой соли» имеет вид β = {NM,
NS, Z, PS, PМ}. Функции принадлежности ЛП β изобра-
жены на рис. 2.17.
На выходе блока нечеткого регулирования проводится преобразование переменной β в четкую величину y, определяющую объем засыпаемой соли в бак солерастворения, необходимый для получения насыщенного рассола,
который используется для регенерации ионообменной
смолы.
64
ЕСЛИ
И
ТО
α
σ
β
NB
NS
PM
NB
Z
PM
NB
PS
PM
NS
NS
PS
NS
Z
PS
NS
PS
PS
Z
NS Z Z Z Z Z PS
PS
PS
NS
NS
Рис. 2.17. График функций принадлежности для термов
выходной лингвистической переменной
База правил. Экспертная информация представляется
в виде системы условных нечетких высказываний, которая
сведена в табл. 2.4.
Таблица 2.4
База правил системы нечеткого вывода
65
ЕСЛИ
И
ТО
α
σ
β
PS
Z
NS
PS
PS Z PB
NS
NM
PB
Z
NM
PB
PS
NM
Окончание табл. 2.4
Вариант 2. Нечеткое управление контроллера под-
вешивания транспортного средства (рекомендуемое ко-
личество студентов в бригаде 3 человека).
Постановка задачи. Большая часть транспортных
средств имеет конструкцию так называемого пассивного
подвешивания, т. е. неуправляемого вообще. Наиболее
остро вопрос подвешивания транспортного средства стоит
перед пассажирским транспортом, в частности, перед пассажирскими вагонами. Пассивное подвешивание не способно справиться со всеми возмущающими воздействиями
со стороны пути на подвижную единицу. Из этого следует,
что только переход на качественно иной уровень в конструкции подвешивания даст возможность улучшить плавность хода, а, следовательно, повысить качество обслуживания и продлить срок службы оборудования транспортного средства.
Необходимо рассмотреть проблему нечеткого процесса управления контроллера подвешивания транспортного средства. Исследовать технологии и особенности
процесса, изучить разработанную модель системы нечеткого управления.
Входные переменные. Нечеткий контроллер, исполь-
зуемый в активном подвешивании, имеет три входа: уско-
66
рение кузова, скорость кузова, разница скоростей кузова и
тележки.
ЛП ВА «Вертикальное ускорение кузова».
В качестве терм-множества ЛП ВА используется
множество Т1 = {«Отрицательное», «Нулевое», «Положительное»} или в символьном виде Т1 = {NS, Z, PS}. Функции принадлежности ЛП ВА изображены на рис. 2.18. Для
переменной «вертикальное ускорение кузова» диапазон
изменения принят от 6 до +6 м/с2.
Рис. 2.18. Функции принадлежностей переменной
ЛП «Вертикальное ускорение кузова»
ЛП ВV «Вертикальная скорость кузова».
В качестве терм-множества ЛП ВV используется
множествоТ2 = {«Отрицательная средняя», «Отрицательная малая», «Нулевая», «Положительная малая», «Положительная средняя»} или в символьном виде
Т2 = {NM, NS, Z, PS, PM}. Функции принадлежности ЛП
ВV изображены на рис. 2.19. Для переменной «Вертикаль-
ная скорость кузова» принят диапазон изменения от 0,35
до +0,35 м/с.
67
Рис. 2.19. Функции принадлежностей переменной
ЛП «Вертикальная скорость кузова»
ЛП ВDV «Разница скоростей кузова и тележки
вагона».
В качестве терм-множества ЛП ВDV используется
множество Т3 = {«Отрицательная средняя», «Отрицательная малая», «Нулевая», «Положительная малая», «Положительная средняя»} или в символьном виде
Т3 = {NM, NS, Z, PS, PM}. Функции принадлежности ЛП
ВDV изображены на рис. 2.20. Диапазон изменения этого
параметра принят от 1 до +1 м/с.
68
Рис. 2.20. Функции принадлежностей переменной
ЛП «Разница скоростей кузова и тележки вагона»
Выходные переменные:
Выходом нечеткого контроллера является управляющее воздействие.
ЛП Force «Управляющее воздействие». В качест-
ве терм-множества ЛП Force используется множество
Т4 = {«Отрицательное очень большое», «Отрицательное
большое», «Отрицательное среднее», «Отрицательное малое», «Нулевое», «Положительное малое», «Положительное среднее», «Положительное большое», «Положительное
очень большое»} или в символьном виде
Т4 = {NVB, NB, NM, NS, Z, PS, PM, PB, PVB}.
Функции принадлежности ЛП Force изображены на
рис. 2.21. Диапазон изменения управляющего воздействия
принят от 2 до 2 H.
69
ЕСЛИ
И И ТО
Разница вер-
тикальных
скоростей ку-
зова и тележ-
ки (BDV)
Вертикальная
скорость ку-
зова(BV)
Вертикальное
ускорение
кузова (BA)
Управляющее
воздействие
(Force)
PM
PM Z Z
PS
PM Z NS Z PM
Z
NM
NS
PM
Z
NM
NM
PM
Z
NB
PM
PS Z Z
PS
PS Z NS Z PS Z NS
Рис. 2.21. Функции принадлежностей ЛП «Force»
(управляющее воздействие)
База правил. Системы нечеткого вывода представля-
ет собой конечное множество правил нечетких продукций.
База правил представлена в табл. 2.5.
Таблица 2.5
База правил системы нечеткого вывода
70
ЕСЛИ
И И ТО
Разница вер-
тикальных
скоростей ку-
зова и тележ-
ки (BDV)
Вертикальная
скорость ку-
зова(BV)
Вертикальное
ускорение
кузова (BA)
Управляющее
воздействие
(Force)
NS
PS
Z
NM
NM
PS
Z
NM
PM Z Z
PS
PS Z Z Z Z Z Z Z NS Z Z Z NM Z Z
NS
NM Z Z
NS
PM
NS Z PM
PS
NS Z PM Z NS Z PS
NS
NS Z PS
NM
NS Z Z
PM
NM
Z
PB
PS
NM
Z
PM
Z
NM
Z
PM
NS
NM
Z
PS
NM
NM Z Z
PM
PM
NS
NS
PM
PM
PS
NS
PS
PM
NS
NM
PS
PM
PS
NM
Z
PM
NS
NB
Z
PM
PS
NB
NS
PM
NS
NB
NS
PM
PS
NB
NM
PM
NS
NVB
Продолжение табл. 2.5
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]