Применение нечеткой логики в системах автономного адаптивного управления

• Автор: Караваев, Максим Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 106 с. : ил.

Содержание

Список сокращений.

Введение

Цели и задачи диссертационной работы

Глава 1. Методы и проблемы построения адаптивных систем управлении.

1. Теория автоматического регулирования управления

2. Конечные автоматы

3. Контроллеры на основе нечеткой логики

4. Контроллеры на основе искусственных нейронных сетей

5. Метод автономного адаптивного управления.

Глава 2. Обобщение метода и синтез систем ААУ па основе теории нечетких множеств

2.1. Анализ и описание системы ЛЛУ на основе теории нечетких множеств
2.1.1. Обобщение метода ААУ на основе теории нечетких множеств.
2.1.2. Основная схема системы ААУ и ее рекомпозиция
2.2. Синтез систем ААУ с использованием нечеткой логики
2.2.1. Обзор методов кластеризации и генерации правил
1. Существующие методы генерации правил
2. Методы кластеризации данных.
2.2.2. Разработанные методы синтеза подсистем системы ААУ на основе нечеткой логики
1. Кодирование входной информации
2. Формирование входных нечетких множеств функций принадлежности
3. Генерация нечетких правил управления
4. Подсистема распознавания образов
5. Подсистема принятия решений.
6. Управление базой знаний.
Глава 3. Проектирование прикладной системы ААУ на основе теории нечетких множеств с использованием унифицированного языка моделирования Ш1Ь.
1. Разработка диаграммы базовых классов системы ААУ для среды И.
2. Разработка диаграммы классов системы управления
3. Разработка подсистемы визуапизации.
Глава 4. Эксперименты с прикладной системой ААУ на основе нечеткой логики при
управлении различными объектами .
1. Методика расчета по покрытия правилами в БЗ входных и выходных множеств
системы.
2. Система управления перевернутым физическим маятником
3. Система стабилизации углового движения космического аппарата
4. Система управления мобильным роботом
Заключение.
Список литературы


Несмотря на то, что были разработаны специальные алгоритмы, позволяющие значительно ускорить обучение системы, основываясь на различных эвристиках, в целом эффективность систем ААУ оставалась реализованной далеко не полностью. Целью настоящей работы является разработка подходов к применению нечеткой логики в системах ААУ, что должно повысить эффективность систем ААУ, наделив их непрерывными свойствами. При этом корректность такого применения нечеткой логики основывается на теореме FAT (Fuzzy Approximation Theorem), доказанной Б. Коско (В. Kosko) и гласящей, что любая математическая система может быть аппроксимирована системой на основе нечеткой логики. Актуальность данной темы заключается, с одной стороны, в необходимости наделения систем ААУ непрерывными свойствами, за счет использования теории нечетких множеств, с целью улучшения их характеристик и расширения области применения, а, с другой стороны - в возможности расширения области применения традиционных нечетких контроллеров за счет применения в них методов обучения и адаптации, используемых в системах ААУ. Разработанные в работе методы могут исполЕ>зоваться для построения широкого класса прикладных систем управления. Цель диссертационной работы состоит в том. ААУ на основе теории нечетких множеств. Такие методы позволят преодолеть ограничения систем ААУ, связанные с обязательным требованием четкой дискретизации информационных объектов. Разработать метод автоматического определения входных и выходных нечетких множеств, заданных при помощи функций принадлежности. Разработать метод автоматической генерации правил управления, описывающих функциональную взаимосвязь между входом и выходом. Разработать метод автоматической адаптации набора правил базы знаний (БЗ) к изменяющимся свойствам объекта управления (ОУ) и среды. Разработать метод оценивания образов и принятия решений. Осуществить проверку работоспособности и эффективности разработанных методов на примерах прикладных систем. Научная новизна работы заключается в том, что в данной работе впервые предпринята попытка построения способной к самообучению автономной адаптивной системы управления на основе нечеткой логики. ААУ в терминах теории нечетких множеств. Практическая ценность работы состоит в том, что разработанные методы могут быть применены для построения прикладных самообучающихся управляющих систем для широкого класса объектов управления. Возможность построения прикладных систем управления различными объектами и их преимущества показаны на примерах системы балансировки перевернутым маятником, системы стабилизации углового движения космического аппарата и системы управления моделью мобильного робота Рюпеег РЗ-ЭХ. Экобиоиика» МГТУ им. Н.Э. Наука - производство -технологии - экология» ВятГУ (г. Киров). Жданов А. А., Караваев М. В. Применение нечеткой логики в имитационной системе автономного адаптивного управления. Труды Института Системного Программирования Российской Академии Наук: Том 3. М.: ИСП РАН, , с. Караваев М. В., Жданов А. А. Применение нечеткой логики в системах автономного адаптивного управления. Сборник материалов всероссийской научно-технической конференции "Наука - производство - технологии - экология": Том 1. Киров: Изд-во ВятГУ, , с. Alexander Zhdanov, Maxim Karavaev and Helen Maklakova, Claire Medigue, Michel Sorine. Simulation of control mechanisms in the cardio-vascular System. French-Russian A. M. Liapunov Institute for Applied Mathematics and Computer Science. Transactions. Vol. Pp. Moscow. Караваев М. В. Применение нечеткой логики в имитационной системе автономного адаптивного управления. Труды Института Системного Программирования Российской Академии Наук: Том 7 (под ред. А.А. Ждаиова). М.: ИСП РАН, , с. Караваев М. В. Правила формирования связей между иейрононодобными элементами в системах автономного адаптивного управления. С. 2-8. Сборник научных трудов Всероссийской научно-технической конференции Нейроинформатика-: Часть 2. М.: МИФИ. С. 2-8. Жданов А. А., Устюжанин А. Е., Караваев М. В. Нейросетевой самообучаемый метод адаптивного управления динамическими объектами. Материалы XXIX Академических чтений по космонавтике, год. М.: . А.А. Жданов, Л. Е. Устюжанин, М. В. Караваев, Д. Б. Липкевич.