Лабораторная работа 3 / Laba3(2)

Лабораторная работа №3

Типовая методика проектирования нечетких систем управления

Цель работы состоит в проектирование нечеткой системы управления портовым контейнерным краном. Спроектированный fuzzy – контроллер должен обеспечить оптимальное управление процессом перегрузки контейнера с баржи на железнодорожную платформу в соответствии с заданными показателями качества:

Точность: 0.2;

Быстродействие: нет;

Колебательность: 30;

Расход энергии: 30 кВт;

Перерегулирование: нет;

Время успокоения: 2с.

1. Выполнение эксперимента.

Управление перегрузкой осуществляется за счет изменения мощности тележки крана, что заставляет ее двигаться быстрее или медленнее. От скорости перемещения тележки в свою очередь зависит расстояние до цели и амплитуда колебаний контейнера на тросе.

В ходе выполнения эксперимента надо смоделировать ситуацию, когда контейнер будет находиться на железной платформе, при этом точность постановки должна составлять 0.2, колебательность не должна превышать 30 и система должна успокоиться в течение 2 с.

Управления тележкой опишем тремя термами, а именно – подача в некоторый момент времени управляющего сигнала некоторой мощности P_Poz (положительная мощность), отключение двигателя от управления P_Zero (нулевая мощность) и подача в некоторый момент времени управляющего сигнала некоторой мощности P_Neg (отрицательная мощность).

Так как колебательность не должна превышать 30, то максимальная мощность, которую можно подать на двигатель в начальный момент времени составляет 12 кВт. Из-за того, что ограничений по быстродействию нет, то можно двигаться медленно, при мощности 6 кВт это для того чтобы потом уложиться во время успокоения 2 с.

Из эксперимента видно, что:

• максимальный угол при старте: 15;

• угол при движении: 7 – 10.

Эти данные можно использовать для построения функций принадлежности переменной Angle.

2. Структура нечеткой системы управления.

Согласно заданию наш Fuzzy регулятор на основании поступающих данных о дистанции до платформы (Distance) и углу отклонения (Angle) должен выдавать управляющее воздействие, которое обеспечивает точное передвижение контейнера и его постановку на платформу.

3. Формирование функций принадлежности и их размещение.

Для переменной Angle.

Для переменной Distance.

Для переменной Power.

4. Формирование базы правил

Если		То
Angle	Distance	Power
A_Zero	D_Poz	P_Poz	Движение из начального состояния, start;
A_Neg	D_Poz	P_Poz	Движение к платформе;
A_Neg	D_Zero	P_Zero	Остановка у платформы;
A_Poz	D_Neg	P_Neg	Возвращение к платформе;
A_Zero	D_Zero	P_Zero	Находимся над платформой, finish.

Показатели качества процесса составили следующие значения:

Погрешность: 0,07;

Максимальное отклонение груза от положения равновесия: – 15;

Время процесса: 20 сек.;

Перерегулирование: 0,47

5. Динамические характеристики системы.

Динамика изменения угла отклонения груза от положения равновесия.

Динамика изменения дистанции между грузом и платформой.

Динамика изменения мощности управляющего сигнала подаваемого на двигатель.

Вывод.

В ходе выполнения лабораторной работы была смоделирована система управления портовым краном, осуществляющим разгрузку баржи.

При выполнении моделирования были учтены начальные требования к будущей системе, такие как точность, колебательность объекта и расход энергии.

Проблемы учёта рассмотрены выше в ходе практической реализации. Было также выявлено, что на качество полученной системы ощутимо не влияет метод дефазификации.

4