Синтез нечетких регуляторов для систем управления техническими объектами с ограниченной неопределенностью

• Автор: Нгуен Вьет Чунг
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 128 с. : ил.

1. Состояние вопроса устойчивости и грубости нечеткого управления, постановка задачи.

1.1. Структуры нечетких регуляторов.

1.2. Нечеткая система ТакагиСугено ТБсистема.

1.3 Основные направления в исследовании устойчивости и грубости нечетких систем управления.

1.3.1. Применение свойства универсального аппроксиматора.

1.3.2. Применение линейных матричных неравенств

1.3.3. Применение квадратичных неравенств

1.4. Постановка задачи исследования

Выводы по главе 1

2. Синтез нечетких регуляторов. Анализ устойчивости и грубости

2.1. Нечеткий регулятор как универсальный аппроксиматор

2.2. Структура агрегированного нечеткого регулятора
2.3. Устойчивость и грубость системы с нечетким регулятором на основе квадратичных неравенств и свойства универсального аппроксиматора.
2.4. Гибридные структуры с нечеткими регуляторами
2.4.1. Анализ нечеткой системы управления
2.4.2. Система с нечетким регулятором и оптимальным регулятором по состоянию.
1. Анализ устойчивости системы с оптимальным регулятором.
2. Устойчивость и грубость нечеткой системы управления с оптимальным регулятором.
2.4.3. Алгоритм робастнонечеткого управления при фаззификации
выходного сигнала робастного регулятора.
Выводы по главе 2.
3. Модели судовых систем управления движением.
3.1. Особенности систем управления движением морских судов
3.2. Аналитический обзор методов синтеза системы управления движением морских судов.
3.3. Модель морского судна как технического объекта управления с ограниченной неопределенностью
3.4. Линеаризация уравнений динамики морского судна.
3.5. Модели и алгоритмы судовых систем управления.
3.5.1. Регулятор состояния оптимальной линейной системы.
3.5.2. Система стабилизации по курсу
3.5.3. Система стабилизации по траектории.
3.6. Системы управления движением судна с рулевыми приводами
3.6.1. Рулевые приводы
3.6.2. Математическая модель судна с приводами рулевых устройств
Выводы по главе 3.
4. Результаты исследования моделированием нечетких регуляторов судовых систем управления движением.
4.1. Исследование нечетких систем управления курсом
4.1.1. Параметры надводного водоизмещающего судна, среды, основные технические характеристики и требования.
4.1.2. Построение и исследование нечеткой СУД на курсе с оптимальным регулятором.
4.1.3. Результаты исследования робастнонечеткого СУД на курсе с фаззификацией выхода РР.
4.1.4. Нечеткие регуляторы рулевых систем курса. Полная модель
4.2. Нечеткие системы управления по траектории
4.2.1 Построение и исследование агрегированной т 2 нечеткой
системы стабилизации судна на траектории
4.2.2. Построение и исследование НР с фаззификацией выхода РР
4.2.3 Нечеткий регулятор системы управления стабилизации на траектории. Полная модель СВП.
4.3. Показатели качества систем управления
4.3.1. Результаты сравнительной оценки качества систем управления движением НВМС по курсу
4.3.2. Результаты сравнительной оценки качества систем стабилизации движением судна на траектории
4.4. Схема алгоритма общего НР управления курсом и стабилизации на траектории.
4.5. Вопросы реализации нечетких регуляторов
Выводы по главе 4
Заключение
Библиографический список использованной литературы
Приложения
Приложение 1. Практическая процедура синтеза РР
Приложение 2. Общая схема алгоритма синтеза нечеткого регулятора

ч
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
мс морское судно
нвмс надводное водоизмещающее морское судно
нмс наводное морское судно
нл нечеткая логика
нм нечеткое множество
нп нечеткое правило
НР нечеткий регулятор
НСУ нечеткая система управления
ОР оптимальный регулятор
ОРР оптимально робастный регулятор
ОУ объект управления
РМ рулевая машина
РНР робастно нечеткий регулятор
РП рулевой привод
РР робастный регулятор
САУД система автоматического управления движением
свп судно на воздушной подушке
СУД система управления движением
ФП функция принадлежности
ВВЕДЕНИЕ


Это обстоятельство и послужило причиной выбора настоящей темы диссертации. Оно же подтверждает актуальность выбранной темы, заключающейся в обеспечении повышения качества управления технических систем, снижении риска и опасности в управлении техническими объектами в условиях неопределенности. Развитие теоретических и прикладных вопросов синтеза нечетких регуляторов, связанных с устойчивостью и грубостью, применительно к техническим объектам управления, обладающих ограниченной неопределенностью в виде обобщенных приведенных ко входу ОУ возмущений. Методы исследования. При решении поставленных задач используются математический аппарат современной теории автоматического управления, методы пространства состояний, теория стохастических систем, метод функций Ляпунова, теория нечетких множеств, основные положения нечеткого управления, методы математического моделирования, универсальный программный пакет x , ii. Процедура синтеза и исследования нечетких регуляторов, основанная на применении квадратичных неравенств и концепции универсального аппроксиматора. Синтез агрегированных нечетких регуляторов, обеспечивающих расширенную грубость нечетких систем управления. Синтез гибридных структур нечетких регуляторов для управления техническими объектами с ограниченной неопределенностью. Сравнительная оценка, на основе результатов моделирования, качества управления рулевых судовых систем с нечеткими регуляторами. Новизна научных результатов. Предложенная процедура, основанная на применении квадратичных неравенств и концепции универсального аппроксиматора, но сравнению с ЬМПподходом является более простой и универсальной для синтеза и исследования нечетких Т8систем. Возможность агрегирования нечетких регуляторов с целью расширения области грубости. Гибридные структуры с нечеткими и традиционными алгоритмами с оптимальным и робастным. Проведено моделирование процессов при ограниченных вариациях параметров модели объекта управления и внешнего возмущения. Полученные результаты подтвердили правильность изложенных теоретических положений. Методика исследования и построения систем с нечеткими регуляторами. Практические алгоритмы нечетких регуляторов для судовых систем управления движением. Результаты исследования моделированием в непрерывном времени показали существенное преимущество в эффективности нечетких регуляторов по сравнению с оптимальными законами и подтвердили усиленное свойство грубости нечеткого регулятора в управлении динамикой судна на курсе и траектории с учетом реальных условий плавания. Практическая ценность работы. Развитие теоретических и прикладных вопросов в синтезе нечетких регуляторов судовых систем надводных морских судов. Дальнейшее повышение качества управления движением морских судов и самолетов. Публикации по теме диссертации. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, в том числе 6 статей ,,,, , и 3 доклада в материалах международных и межрегиональных конференций ,,. Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, списка литературы, включающего наименований и двух приложений. Основная часть работы изложена на 7 страницах машинописного текста. Работа содержит рисунка и таблиц. Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, определн круг решаемых задач, дана краткая характеристика работы и сформулированы цели и задачи исследований. В первой главе проведен анализ структур нечетких систем, в результате которого нечеткая ТБсистема представляется как основа для построения нечетких регуляторов для управления широким многообразием объектов, в том числе технических. Рассмотрены основные направления устойчивости и грубости нечетких систем управления, среди которых выделены два основных метод линейных матричных неравенств и концепция универсального аппроксиматора. Предложено применение квадратичных неравенств и универсального аппроксиматора как другая более простая и эффективная платформапроцедура синтеза и исследования нечетких регуляторов для систем управления техническими объектами с ограниченной неопределенностью.