Развитие методов анализа и синтеза нечетких супервизорных систем автоматического управления

• Автор: Киселев, Евгений Викторович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 181 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

Щ 1. СОСТОЯНИЕ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ

АНАЛИЗА И СИНТЕЗА НЕЧЕТКИХ СУПЕРВИЗОРНЫХ САУ

1.1. Системы,управления с нечеткой логикой.

I

1.2. Обзор научных работ, посвященных нечетким супервизорньтм

1.3. Подходы к анализу и синтезу нечетких супервизорных САУ

1.4. Конкретизация постановки задач исследования.

1.5. Выводы по главе.

2. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЧЕТКИХ

СУПЕРВИЗОРНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
2.1 Математическая модель и статика системы.
2.2. Линеаризация системы и критерий устойчивости в малом
2.3. Коэффициент передачи разомкнутой системы
2.4. Анализ устойчивости в целом.
2.5. Анализ НС САУ с помощью непрерывных моделей.
2.5.1. Непрерывная модель и условия ее применимости.
2.5.2. Условия устойчивости для непрерывной НС САУ на основе
частотного критерия Попова
2.6. Пример аналитического исследования НС САУ.
2.7. Выводы по главе.
3. СИНТЕЗ И ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЧЕТКИХ
СУПЕРВИЗОРНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
3.1. Рекомендации по синтезу нечетких супервизорных САУ
3.2. Программный комплекс для анализа и синтеза НС САУ.
3.3. Численное исследование нечетких супервизорных САУ
3.4. Выводы по главе.
4. НЕЧЕТКИЕ С У ПЕР В I ИСТЕМЬ
АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫМ ТЕРМОСТАТОМ
4.1. Описание лабораторного термостата.
4.2. Методика синтеза нечеткой супервизорной САУ лабораторным термостатом
4.3. Выводы по главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Общей предпосылкой для применения нечетких систем управления является, с одной стороны, наличие неопределенности, связанной как с отсутствием информации об управляемом объекте, так и сложностью управляемой системы и невозможностью или нецелесообразностью ее описания традиционными методами, и с другой стороны, наличие информации качественного характера об объекте, необходимых управляющих воздействиях, возмущениях и т. Одним из распространенных алгоритмов нечеткого вывода является алгоритм Ванга-Менделя. В связи с тем, что он будет использоваться далее в диссертации, изложим суть данного алгоритма [2, ]. На рис. Ванга-Менделя. Рис. Рассмотрим некоторые наиболее известные варианты построения СЛУ на основе нечеткой логики. Последовательная схема нечеткого управления. Простейшая последовательная схема нечеткого управления показана нарис. Рис. На рис. НР - нечеткий регулятор, ОУ - объект управления, х^ — входной задающий сигнал системы (уставка), у - выходной сигнал системы, и - сигнал управления. В данном случае используется разомкнутая схема управления без отрицательной обратной связи. Достоинствами такой схемы являются простота и отсутствие проблем с устойчивостью. К недостаткам можно отнести следующее: при наличии неконтролируемых возмущений, а также нестационарности объекта управления данная схема не гарантирует, что выходной сигнал ОУ будет соответствовать опорному сигналу; эта схема не способна управлять неустойчивым объектом. Система нечеткого управления с отрицательной обратной связью (см. Рис. Достоинством такой схемы является способность обеспечивать высокое качество управления при наличии неконтролируемых возмущений, а также нестационарное™ и неустойчивости ОУ. Недостатком схемы является более длительный переходный процесс по сравнению с первой схемой. Система у правлен ия с /<иггу-моделыо ОУ [-]. Группа примеров успешного Гиггу-управления может быть представлена обобщенной структурой с Гиггу-моделью объекта (см. ОУ или в супервизорном режиме управления. Основное управляющее устройство в системе выполняет функции прогнозирования. Рис. Система управления с нечетким супервизором (см. Рис. На рис. УУ — устройство управления, Fuzzy — система нечеткого вывода. В данном случае, с помощью системы нечеткого вывода изменяют или оптимизируют параметры основного управляющего устройства УУ (например, ПИД-регулятора) при изменяющихся параметрах ОУ. При этом часто используют стратегию адаптации, выработанную человеком-оператором. Как указывается в ряде публикаций, достоинствами схемы являются значительно лучшие показатели качества управления по сравнению с ранее рассмотренными нечеткими САУ []. Число публикаций, посвященных нечеткой логике и системам нечеткого управления, огромно (только число монографий составляет тысячи) и продолжает увеличиваться. Число же публикаций, посвященных системам управления с нечетким супервизором, напротив невелико. Рассмотрим некоторые из них. В работах [3-7] дается следующее определение понятия нечеткого регулятора (контроллера): под нечетким регулятором (контроллером) понимается иерархическая двухуровневая система управления, “интеллектуальная в малом”, на нижнем (исполнительном) уровне которой находится традиционный ПИД-регулятор, а на верхнем (координационном) уровне используется база знаний (с блоком нечеткого вывода в виде продукционных правил с нечеткой импликацией) и устройства перевода в лингвистические и в четкие значения (фаззификатор и дефаззификатор соответственно) (см. Рис. Ключевая задача при построении нечеткой сунервизорной САУ -создание базы правил. Для её решения часто используются следующие способы: интервьюирование опытного оператора, либо фиксирование решений, принимаемых оператором в различных ситуациях. Авторами работ [, ] используется другой способ построения базы знаний нечеткого логического контроллера - на основе оптимальной траектории переходного процесса. Рассмотрим подробнее этот метод. Рассмотрим структурную схему системы регулирования с ПИД-регулятором, показанную на рис. Рис.