Анализ и синтез интеллектуальных систем автоматического управления с нечеткими регуляторами

• Автор: Ситников, Михаил Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 227 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ С НЕЧЕТКИМИ РЕГУЛЯТОРАМИ

1.1. Обзор областей применения ИСАУ с НР

1.2. Проблемы исследования ИСАУ с НР

1.3. Исследование влияния основных параметров НР на характер

нелинейных преобразований.

1.3.1 Влияние формы и относительного размещения функций принадлежности отдельных термов на характер нелинейных преобразований в нечеткой модели Мамдани.
1.3.2 Влияние порядка взаимосвязей входных и выходных термов на характер нелинейных преобразований в нечеткой модели Мамдани.

1.4. Выводы по главе

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СИСТЕМ

АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ МЕТОДА ГАРМОНИЧЕСКОГО БАЛАНСА
2.1. Исследование ИСАУ методом гармонического баланса.
2.2. Косвенная оценка качества
2.3. Влияние параметров нечеткого регулятора на ЭККУ.
2.4. Методики исследования и синтеза ИСАУ с НР на основе метода гармонического баланса
2.5. Выводы по главе
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ КРИТЕРИЕВ АБСОЛЮТНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ.
3.1. Исследование абсолютной устойчивости ИСАУ с НР.
3.2. Исследование абсолютной устойчивости САУ с несколькими нелинейностями
3.3. Исследование абсолютной устойчивости положения равновесия ИСАУ с нечетким регулятором первого вида.
3.4. Исследование абсолютной устойчивости процессов в ИСАУ с нечетким регулятором первого вида
3.5. Исследование влияния параметров нечеткого регулятора на абсолютную устойчивость ИСАУ
3.6. Косвенные оценки качества регулирования ИСАУ на основе критерия абсолютной устойчивости процессов.
3.7. Выводы по главе.
ГЛАВА 4. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ СИНТЕЗ НЕЧЕТКИХ
РЕГУЛЯТОРОВ НА ОСНОВЕ ГЕНЕТИЧЕСКИХ АЛГОРИТМОВ.
4.1. Обзор методов автоматизированного синтеза
4.2. Использование генетических алгоритмов для решения задач автоматизации синтеза и настройки нечетких регуляторов
4.3. Алгоритмы синтеза ИСАУ с НР
4.4. Методика автоматизированного синтеза и настройки НР.
4.5. Выводы по главе
ГЛАВА 5. ПРОГРАММНАЯ И АППАРАТНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДИК АНАЛИЗА И СИНТЕЗА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ С НЕЧЕТКИМИ РЕГУЛЯТОРАМИ
5.1. Программный комплекс анализа и синтеза ИСАУ с НР.
5.2. Аппаратная реализация системы управления электроприводом
5.3. Синтез НР ИСАУ для двигателя постоянного тока
5.4. Экспериментальные исследования.
5.5. Выводы по главе
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Пример показывает простоту реализации и функциональную гибкость применения аппарата НЛ в АБС. Для реализации такой системы достаточно использование одного современного процессора, стоимость которого составляет несколько евро. Также следует отметить адаптивность такой системы к различному покрытию дорожного полотна, а также приемлемую скорость расчета управляющей величины. Но этой же технологии работают АБС других марок автомобилей . Широкое применение аппарат НЛ получил в металлургической промышленности, а именно в системах управления доменными печами. Процесс выплавки имеет сложный нелинейный закон, а также включает в себя большой перечень различных величин, изменение которых влияет на качество конечного продукта. Поэтому, как правило, такие печи управляется вручную, опираясь на опыт и знания эксперта. Цель работы САУ в доменной печи заключается в поддержании максимально возможной постоянной температуры для уменьшения эмиссии и выхода вредных газов. Как видно из количества факторов и присущих им свойств, достаточно сложно синтезировать требуемый закон управления, который бы учитывал все возможные ситуации процесса. При этом общая схема САУ выглядит, как показано на Рис. Рис. У.х неконтролируемые изменения внутренних характеристик процесса v. Экспертная подсистема формирования рекомендаций по управлению ДП. Работа каждой подсистемы основывается на заложенной в нее БП. С учетом большого количества входных переменных и различных их состояний, а также факторов и параметров, участвующих в процессе функционирования доменной печи, база знаний может достигать до нескольких сотен правил. Такт расчета такой нечеткой системы управления составляет несколько минут. Переходные процессы, связанные с действием возмущений, приводят к изменению теплового состояния процесса и, следовательно, к изменению состава продуктов плавки. Доменная печь, как объект управления обладает большой инерционностью по отдельным каналам воздействий постоянная времени достигает часа и запаздыванием время запаздывания объекта часов. Так при изменении шихты переходный процесс длиться около часов. Эти характеристики являются нелинейными и изменяются во времени при колебаниях условий плавки, требуя соответственного изменения величины управляющих воздействий. Экспертные системы, управляющие выплавкой, базирующиеся на аппарате НЛ, способны не только учесть вес опытные наработки эксперта, но и осуществлять адекватную аппроксимацию закона управления на некритичных промежутках процесса плавки. К примеру, ИСАУ с I использует в процессе функционирования рекомендаций и априорных знаний эксперта, ИСАУ использует до . АРАТА до . При этом разброс температуры при выходе металла уменьшается на по сравнению с ручным регулированием температуры . Анализ рынка приводных систем показывает, что в случаев в них используются двигатели переменного тока. Причины этого высокая надежность, низкий уровень стоимости и высокая эффективность. Недостатком таких двигателей является сложность управления, которая является следствием жесткого нелинейного закона поведения магнитных эффектов насыщения и высокая температурная зависимость электрических параметров двигателя. Например, постоянная времени двигателя может изменяться вплоть до в его рабочем температурном диапазоне. Эти показатели определяют сложность математического моделирования систем управления такими двигателями. Для повышения качественных показателей систем управления электродвигателями специалисты многих областей промышленности и научнотехнической сферы применяют нечеткие регуляторы . Следует отметить, что на сегодняшний день нечеткое управление реализовано на базе микропроцессорной техники. Более того, большинство крупных производителей постоянно обновляют свой модельный ряд новыми процессорами, позволяющими реализовывать НВ. В качестве распространенного примера можно привести разработку специалистов xi. Они разработали ИСАУ электродвигателем по скорости, включающую в себя нечеткий ПИрегулятор рис. Аппаратная реализация осуществлена на процессоре 0 , при этом такт расчета всей системы составляет 0.