Исследование влияния вида базы правил нечеткого регулятора

УДК 681.5(06) Автоматика
А.Ю. МИХАСЕВ, И.М. КОЛЬЦОВ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВИДА БАЗЫ ПРАВИЛ НЕЧЕТКОГО РЕГУЛЯТОРА НА ВИД ПЕРЕХОДНОГО
ПРОЦЕССА
В данной работе представлено исследование влияния базы правил нечеткого
регулятора на вид переходного процесса в замкнутой системе управления.
Задача выбора вида функций принадлежности при построении базы
правил нечеткого регулятора является одной из основных в ходе синтеза
регулятора на базе нечеткой логики.
На кафедре Автоматики в рамках учебного процесса по изучению
применения современных ПТК в АСНИ и АЭФУ было проведено исследование влияния различных типов функций принадлежности при построении базы правил на вид переходного процесса в замкнутой системе
управления. В качестве среды исследования использовался программно –
аппаратный комплекс Деконт-182 [1] на базе экспериментального стенда
учебной лаборатории. Нечеткий регулятор был реализован программно на
базе программируемого контроллера Деконт-182 [2]. Входные воздействия имитировались с помощью модуля аналогового ввода AIN8-I20 [1].
Стратегия исследования заключалась в настройке замкнутой системы
регулирования с линейной поверхностью управления нечеткого регулятора и потом в замене линейной поверхности нелинейной. Для получения
значения запаса устойчивости системы величина запаздывания увеличивалась с нуля до того момента, пока система не входила в устойчивые
колебания. Дополнительное время запаздывания в этом исследовании
обозначалось как Dm . Также с запаздыванием равным нулю, коэффициент
усиления увеличивался от единицы до Gm , при котором система входит в
устойчивое колебательное состояние. Эти измерения позволяют оценить
запас устойчивости замкнутой системы управления. Таким образом, результатом исследования было получение величин Dm и Gm для различного
вида поверхностей управления и объектов регулирования. В качестве поверхностей управления были выбраны поверхности следующих видов:
 линейная поверхность;
 крутая (steep) поверхность – функции принадлежности вида
F x  0.5 cos x  100 / 200  0.5 ;
_______________________________________________________________________
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 1
32
УДК 681.5(06) Автоматика


наклонная (gentle) поверхность – функции принадлежности:
F x   0.5  sin 1 x / 100 /  и Neg x   cos 1 x / 100 /  ;
ухабистая (bumpy) поверхность.
В качестве объектов управления были выбраны объекты, которые тяжело регулировать с использованием классических ПИД-регуляторов:
 Gs   1 / s  13 ;

3
G s   1 / ss  1 ;

3
G s   e 5 s / s  1 .
Были проведены три серии испытаний, по одной для каждого объекта
исследования с четырьмя поверхностями управления. В момент времени
t  0 на систему подавалось единичное ступенчатое воздействие, и после
прохождения некоторого времени, единичная нагрузка. Результаты исследований приведены в табл. 1.
Табл. 1 Значения величин запаса устойчивости.
3
3
3
1 / ss  1
e 5 s / s  1
1 / s  1
Поверхность
Dm
Gm
Dm
Gm
Dm
Gm
Линейная
«Крутая»
«Наклоная»
«Ухабистая»
1.2
0.4
1.8
1.1
3.0
1.7
4.6
4.0
1.8
0.8
2.1
1.6
2.8
1.5
4.3
3.7
10
2.2
12
9
2.0
1.1
2.6
1.8
По результатам исследования можно делать выбор в пользу той или
иной поверхности управления исходя из заданных запасов устойчивости и
требований к виду переходного процесса.
Список литературы
1.
Информационный, измерительный и управляющий комплекс Деконт. Руководство
по эксплуатации. Часть 1-3. // Компания ДЭП. 2002г.
2.
Круглов В.В. Нечеткая логика и искусственные нейронные сети. // Москва. Физматлит. 2001.
_______________________________________________________________________
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 1
33