Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,909

ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ НЕЧЕТКОГО КОНТРОЛЛЕРА КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

Гулаков В.К. Буйвал А.К.
Разработка автоматической системы управления (АСУ) сложной динамической системой, как правило, сопряжено со значительными трудностями к основным, из которых можно отнести сложность математической модели и неопределенности в характере воздействий внешней среды. Системы автоматического управления, построенные по традиционным методам, требуют достаточно точной математической модели системы, что влечет за собой повышение требований к контроллеру, а при наличии неопределенностей создание точной математической модели либо вообще невозможно, либо сопряжено с высокой трудоемкостью. Напротив, при использовании в АСУ принципов нечеткой логики не требуется точной математической модели, а достаточно экспертных знаний об объекте управления.

Как правило, проектирование нечеткой АСУ заключается в определении следующих параметров:

  • входных и выходных переменных;
  • термов входных и выходной переменных;
  • функций принадлежности термов;
  • базы правил;
  • алгоритма нечеткого логического вывода;
  • процедуры преобразования нечеткого множества в четкое число (процедуры дефаззификации).

Для колебательных систем, например систем подвешивания транспортных средств определение входных и выходных переменных, а также их термов, как правило, не представляет особых сложностей. Обычно входными переменными являются обобщенные координаты и их производные, а выходными управляющие воздействия на силовые элементы. При этом термами данных переменных обычно являются термы вида «нулевое», «положительное среднее» и т.д. При выборе же функций принадлежностей термов входных и выходных переменных приходится учитывать два взаимоисключающих требования:

  • функции принадлежности должны быть легко вычисляемыми, чтобы имелась возможность обеспечить их вычислимость в реальном времени электронным контроллером;
  • функции принадлежности должны обеспечивать необходимое качество управления.

Как правило, выбор лежит между линейными функциями принадлежности, которые обеспечивают относительную легкость вычисления, и гаусовскими функциями принадлежностями, которые обеспечивают более гладкую поверхность отображения.

Моделирование нечеткой АСУ подвешиванием транспортного средства в системе MATLAB, показало, что при использовании линейных функций принадлежности в определенных ситуациях управляющее воздействие носит пульсирующий характер (рис. 1), что сказывается на снижении качества управления.

Форма базы правил нечеткого контроллера определяется алгоритмом нечеткого логического вывода, в то время как ее содержание формируется экспертом. Одними из наиболее распространенных моделей нечеткого логического вывода являются модели типа Мамдани и Сугэно. В рассматриваемой нечеткой АСУ используется модель типа Мамдани с базой правил формируемой экспертом исходя из предпосылок вида: 1) направление скорости колебаний определяет направление управляющего воздействия (противоположное), а величина скорости колебаний кузова определяет величину управляющего воздействия; 2) если направление ускорения колебаний кузова совпадает с направлением скорости колебаний, то управляющее воздействие необходимо усилить, в противном случае управляющее воздействие приравнивается нулю.

Компьютерное моделирование в системе MATLAB/Simulink показало, что при использовании в управлении подвешиванием транспортного средства нечеткой АСУ значительно снижаются амплитуды колебаний и время затухания колебательного процесса, что приводит к повышению качества эксплуатационных характеристик.

Рисунок 1. Управляющие воздействие: 1 - при использовании гаусовских функций принадлежности; 2 - линейных функций принадлежности.

 


Библиографическая ссылка

Гулаков В.К., Буйвал А.К. ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ НЕЧЕТКОГО КОНТРОЛЛЕРА КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ // Современные наукоемкие технологии. – 2004. – № 2. – С. 62-63;
URL: http://www.top-technologies.ru/ru/article/view?id=21635 (дата обращения: 17.09.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252