Применение нечетких лингвистических регуляторов для управления сложными динамическими объектами

• Автор: Кудрявцев, Владислав Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 147 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

1. Краткий обзор исследований по нечеткой логике

1.1 История создания нечетких методов и текущее состояние исследований

1.2 Основные определения и положения нечетких методов

1.2.1 Нечеткие множества.

1.2.2 Лингвистические переменные.

1.2.3 Нечеткая логика

1.2.4 Нечеткие лингвистические регуляторы

1.3 Краткие вывода по первой главе.

2. Адаптивный нечеткий лингвистический регулятор для управления реакционной температурой в процессе автоклавного выщелачивания бокситов.
2.1 Процесс автоклавного выщелачивания бокситов
2.2 Исходная система управления реакционной температурой.
2.3 Постановка задачи исследования.
2.4 Исследование вариантов улучшения комбинированной системы управления с помощью нечетких методов
2.5 Предлагаемая структура системы управления с адаптивным нечетким лингвистическим регулятором.
2.6 Существующие адаптивные нсчегкис лингвистические регуляторы
2.7 Предлагаемый адаптивный нечеткий лингвистический регулятор.
2.8 Исследование полученной системы управления.
2.8.1 Исследование метода с использованием простейшей модели объекта.
2.8.2 Исследование метода на модели процесса автоклавного выщелачивания бокситов
2.9 Свойства полученной системы управления.
2. I фактическое применение предложенного алгоритма управления.
2. Краткие выводы по второй главе
3. Нечеткий лингвистический регулятор для управления движением электроподвижного состава монорельсовой дороги.
3.1 Краткие сведения о системах автоведения
3.2 Задача автоведения электроподвижного состава монорельсовой дороги. Постановка задачи научного исследования
3.3 Традиционные алгоритмы управления автономных систем автоведения.
3.3.1 Алгоритмы управления движением электроподвижного состава на перегонах .
3.3.2 Управление прицельным торможением.
3.4 Алгоритмы автоведения, основанные на нечетких методах.
3.5 Предлагаемый алгоритм управления с использованием нечеткого лингвистического регулятора
3.5.1 Общие положения предлагаемого метода
3.5.2 Структура управляющего алгоритма
3.5.3 Описание лингвистических переменных нечеткого регулятора
3.5.4 Описание базы правил нечеткого лингвистического регулятора
3.5.5 Процедура нечеткою вывода.
3.6 Исследование предлагаемого нечеткою регулятора
3.6.1 Соблюдение ограничений скорости.
3.6.2 рицельное торможение
3.6.3 Регулирование времени.
3.7 Результаты вычислительных экспериментов
3.7.1 Расчеты с использованием в качестве модели двух последовательно соединенных интеграторов.
3.6.2 Расчеты с использованием комплексной модели
3.8 Оценка вычислительной сложности предлагаемого алгоритма
3.9 Практическая реализация
3. Краткие выводы по третьей главе.
Заключение.
Библиографический список.
ПРИЛОЖЕНИЯ.
П1. Описание используемого алгоритма предсказания времени в пути.
2. Акт внедрения результатов диссертационной работы в системе управления
электроподнижною состава Московской монорельсовой дороги.
ПЗ. Акт внедрения диссертационной работы в учебный процесс.
4. Акт внедрения адаптивного нечеткого регулятора в системе регулирования реакционной температуры автоклавного выщелачивания бокситов на Богословском алюминиевом заводе, г. Краснотурьинск
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Существует большое количество научноисследовательских институтов и лабораторий, занимающихся исследованием нечетких методов. Издаются специализированные международные журналы, посвященные нечетким системам , I i . В нашей стране к теории нечетких множеств так же проявляется значительный интерес. Первые отечественные публикации по нечеткой логике появились в годах. Первыми исследователями нечетких методов в нашей стране были М. А. Айзерман, Алексеев. И.И. Гольденблат, Б. Н. Петров, Г. М. Уланов и др В дальнейшем, нечеткие методы развивались Д. А. Поспеловым, А. Н. Мелиховым, А. Н. Аверкиным. И З. Батыршиным, Л. С. Бернштейном и др Значительный вклад в развитие нечетких методов на пространстве бывшего СССР внес Алиев, который описал множество разнообразных применений нечетких методов как для управления производством в целом, так и для управления отдельными техническими системами и технологическими процессами. Эти и многие другие работы послужили основой для множества успешных применений нечетких методов при построении систем автоматического управления и регулирования. Выяснилось, что методы построения систем автоматического управления на основе нечеткой логики обладают рядом пенных преимуществ. Нечеткие лингвистические регуляторы позволяют работать с нелинейными системами, с системами для которых не существует математической модели или модель существует, но ее использование слишком трудоемко. Нечеткая логика позволяет формализовать и использовать навыки экспертов операторов, записывая алгоритм в виде правил Если . Кроме того, системы управления на основе нечеткой логики робастны терпимы к изменениям параметров объекта. Вместе с тем, многие исследователи отмечают сложности с определением устойчивости для систем с нечетким регулятором, хотя в настоящее время все чаще предлагаются нечеткие регуляторы, гарантирующие устойчивость для определенных классов обтлктов . Нечеткие системы зачастую применяются как подсистемы более сложных интеллектуальных систем управления. В последнее время очень популярным становится
направление в разработке систем искусственного интеллекта III i I гибридные интеллектуальные системы. Данное направление подразумевает совместное использование различных парадигм искусственного интеллекта. Например, экспертных систем и нейронных сетей, нейронных сетей и нечеткой логики, нечеткой логики и генетических алгоритмов и т. По данному направлению имеется множество публикаций. В качестве примера можно привести обзорные работы, содержащие большое количество библиографических ссылок , . Работа содержит библиографический список на страницах более 0 ссылок. Многие авторы применяют нечеткие методы для улучшения традиционных алгоритмов управления, например 8, , , . Комбинация нечеткой логики и традиционных методов управления является очень продуктивной. Нечеткая логика помогает традиционным методам справляться с нелинейностью объекта, делает алгоритм управления более робастным. Немаловажным фактором в пользу применения нечеткой логики совместно с традиционными алгоритмами управления является то, что большинство существующих управляющих систем построены именно с использованием традиционных методов, для многих объектов уже имеются наработки, которые позволяют управлять этими объектами с той или иной степенью эффективности. Для строгости дальнейшего изложения введем основные понятия, на которых базируются нечеткие методы. Определение 1. Нечеткое множество. Пусть X произвольное непустое множество. А рАх1хугде хе ЛГ,хе. А, а X базовым множеством. Здесь и далее нечеткие множества обозначаются прописными латинскими буквами с тильдой. Таким образом, нечеткое множество является расширением четкого множества. При этом четкое множество является нечетким множеством, для которого значения функции принадлежности могут быть только 0 или 1. Рис. I.1 Функции принадлежности для четкого слева и нечеткого справа множеств. Определение 1. Включение. Пусть А, Б нечеткие множества на базовом множестве X. Определение 1. Рис 1. Пример включения одного нечеткого множ ества в другое. Определение 1. Отрицание нечеткого множества нечеткое дополнение.