Разработка и исследование средств проектирования микропроцессорных мехатронных генераторов движения с нечетким управлением

• Автор: Васильев, Алексей Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 222 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ДИНАМИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

И МЕТОДЫ ИХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1.1. Динамические мехатронные системы.

1.1.1. Понятие мехатроники и классификация мехатронных систем

1.1.2. Требования к синтезу управления в мехатронных системах

1.1.3. Формирование моделей механических объектов.

1.1.4. Методы управления в мехатронных системах.

1.2. Управление динамическими системами с применением технологий.

нечеткой логики.

1.3. Среды разработки динамических систем

1.3.1. Среда проектирования робототехнических систем
1.3.2. Система моделирования Vii.
1.3.3. Среда проектирования нечетких систем
1.4. Нелинейные динамические автоколебательные системы. Постановка. . . . задачи исследования
1.4.1. Динамические колебательные системы.
1.4.2. Автоколебательные системы с нечетким управлением.
1.4.3. Микропроцессорная реализация мехатронных автоколебательных.
устройств с нечетким управлением и постановка задачи.
1.5. Выводы
ГЛАВА 2. МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ МЕХАТРОННЫЕ УСТРОЙСТВА
С НЕЧЕТКИМ УПРАВЛЕНИЕМ И МЕТОДИКА ИХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
2.1. Организация управления в микропроцессорных мехатронных
устройствах
2.2. Структура мехатронных систем с мягким управлением.
2.3. Реализация нечеткого управления на нижнем уровне автоколебательных. . мехатронных устройств с мягким управлением.
2.3.1. Устройство с параметрическим управлением однозвенный маятник. . . .
2.3.2. Автоколебательное мехатронное устройство, управляемое
связыванием координат двузвенный активный маятник.
2.3.3. Мехатронное устройство с терминальным косвенным управлением
перевернутый двузвенный активный маятник
2.4. Реализация управления на верхних уровнях мехатронных систем
2.5. Методика проектирования мехатронных систем с нечетким управлением.
2.6. Выводы.
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ С НЕЧЕТКИМ УПРАВЛЕНИЕМ.
3.1. Структура комплекса
3.2. Подсистема моделирования.
3.3. Подсистема коммуникаций и визуализации.
3.4. Подсистема сбора экспериментальных данных
3.5. Подсистема анализа данных
3.6. Подсистема проектирования нечетких описаний.
3.7. Подсистема проектирования программного обеспечения
3.8. Варианты применения разработанных средств проектирования
3.9. Выводы
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНЫХ . . МЕХАТРОННЫХ УСТРОЙСТВ С НЕЧЕТКИМ УПРАВЛЕНИЕМ.
4.1. Исследование мехатронной системы с параметрическим управлением.
4.1.1. Общие сведения и постановка плана исследования
4.1.2. Система ручного управления моделью однозвенного маятника
4.1.3. Нечеткая система управления моделью однозвенного маятника.
4.1.4. Система управления реальным маятником на контроллере
4.1.5. Проектирование обратной нечеткой модели объекта управления
4.1.6. Исследование возможностей оптимального возбуждения колебаний.
4.2. Исследование мехатронного устройства с управлением нечетким
связыванием координат активного двузвенного маятника.
4.2.1. Общие сведения и постановка плана исследования
4.2.2. Реализация раскачивания до заданной амплитуды.
4.2.3. Реализация поддержания неустойчивого равновесия.
4.2.4. Реализация комбинированного движения объекта
4.3. Исследование мехатронного устройства с терминальным косвенным
управлением перевернутого двузвенного активного маятника.
4.3.1. Общие сведения и постановка плана исследования.
4.3.2. Исследование устройства управления с нечетким решателем
4.3.3. Исследование устройства управления с нечетким регулятором
4.3.4. Исследование устройства управления с нечеткой обратной моделью. . .
4.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Вторая, японская, стадия характеризуется эйфорией практического применения фаззиуправления японскими фирмами в е годы автомашинист в метро, оптимизация режима зажигания в автомобиле, режимов работы пылесосов, стиральных машин, видеокамер и т. Л 1. Европейские специалисты тогда скептически отнеслись к фаззиуправлению, считая, что те же задачи можно решить и традиционными способами управления. Появилось много публикаций, проводятся семинары по фаззилогике, организованные фирмами и университетами. На данной стадии развития фаззиуправления имеются методические разработки в виде программной продукции и аппаратных предложений по фаззиконтроллерам В области применения основное внимание уделяется медленным технологическим процессам системы водо и теплоснабжения, производства соков, химических жидкостей и т. Становление и развитие теории нечеткой логики как раздела современной математики тесно связано с такими ее областями, как классическая логика и теория вероятностей, в связи с чем нечеткая логика, как более молодой раздел, заимствовала от них стиль представления и классификации объектов, основные особенности которого будут освещены ниже. Пусть X множество свойств рассматриваемого класса и объектов. Каждому объекту и из II может быть поставлено в соответствие нечеткое множество А, такое, что для любого элемента х из X ЦаХ будет находиться в диапазоне О Л. Де Цах степень принадлежности свойства х объекту и. Для выполнения операции пересечения нечетких множеств А и В логическое И классической логики могут быть использованы три различных оператора х,упгипх,у, чКх,уху, х,утах0,ху1, и тогда степень принадлежности элемента х пересечению множеств АВ вычисляется на основе степеней принадлежности элемента х множествам А и В как чахвхЛЧад, Чад. Для выполнения операции объединения над нечеткими множествами А и В логическое ИЛИ надлежит применять также три оператора однозначно соответствующие трем операторам пересечения их,утахху, их,ухуху,
их,угтш1,ху. В этом случае степень принадлежности элемента х объединению множеств v вычисляется как ЧАхувхиддх, Чвх. Следует отметить, что из трех типов операторов х,у и их,у только первый тип гарантирует выполнение любых тождеств классической логики в нечеткой области, два других используются для расширения границ возможности математического аппарата и именуются Гх,у, хх,у, 1Гх,у и Щх. Вычисление значений всех логических выражений проводится по канонам классической логики с проведением вышеописанных замен. Справедливыми в нечеткой области являются также и трансформированные законы де Моргана. Нечеткие выводы, иначе называемые приближенными рассуждениями, являются одним из фундаментальных понятий нечеткой логики. На методе нечетких выводов базируется работа большинства современных систем искусственного интеллекта. При разработке продукционных систем искусственного интеллекта, основанных на правилах, проектировщик осуществляет преобразование вербального т. Области применения фаззиуправления определяются отличительными свойствами и особенностями этого вида управления. Суть процедуры фаззиуправления в технических системах отражена на рис. ДО на каждом временном такте определяют их степени принадлежности Цах числовым множествамассоциациям Ап, образующим логические фаззипеременные лингвистические термы например, отрицательный большой 1, отрицательный средний ЫМ, положительный большой Р1 и т. Рис. Преобразование физических входных переменных Х в А называется фаззификацией. На основании предварительно составленных экспертом правил в форме. ЕСЛИ Х принадлежит Ап И. Из выходных функций принадлежности ЦвХ, логических переменных В согласно принципам фаззилогики выделяются на каждом временном такте физические управляющие воздействия 0 процедура дефаззификации. Данный процесс управления выполняет фаззиконтроллер реализуемый программноаппаратным способом и имеющий в наиболее простом варианте два входных и одно выходное воздействия рис. Фаззиуправление, весьма простое структурно и функционально, оказывается сложным при его синтезе, т.