4.Примеры построения нечетких САУ

Существует множество подходов к построению нечетких систем автоматического управления, систематизация которых затруднена ввиду того, что процесс синтеза систем данного класса носит преимущественно эвристический характер. Тем не менее, для САУ с нечеткими контроллерами, исторически появившихся раньше остальных типов нечетких САУ, имеющих наибольшую историю создания и опыт эксплуатации, можно выделить следующие этапы разработки САУ [39].

1-й этап. Производится изучение объекта регулирования, его традиционной модели и опыта технологов по его эксплуатации.

2-й этап. На основе проведенного на 1-м этапе всестороннего детального анализа объекта управления осуществляется выбор измеряемых (наблюдаемых) выходных переменных и управляющих воздействий, выбор пределов измерений и масштабных коэффициентов, обеспечивающих нормирование переменных в конечных диапазонах, что позволяет на последующих этапах проектирования использовать нечеткие переменные, заданные нечеткими множествами с конечным носителем.

3-й этап. Для выбранных на 2-м этапе переменных и управляющих воздействий вводятся соответствующе лингвистические переменные, задаются термы лингвистических переменных, образующие термы нечеткие переменные и функции принадлежности нечетких переменных. На данном этапе следует обратить внимание на то, что эффективность разрабатываемой нечеткой САУ зависит от выбора количества, формы и взаимного расположения функций принадлежности нечетких переменных на нормированных интервалах.

4-й этап. Проводится опрос экспертов (операторов, технологов, инженеров), имеющих опыт проектирования и эксплуатации рассматриваемого объекта управления. На основе полученных экспертных данных формируются логические правила регулирования в лингвистической форме. В случае выявления неучтенных ранее особенностей объекта управления осуществляется возврат с предыдущим пунктам проектирования и корректировка соответствующих данных.

5-й этап. Сформулированные на 4-м этапе лингвистически правила управления представляют в форме нечетких продукционных правил и проверяют полученную базу нечетких продукционных правил на полноту, непротиворечивость и избыточность. При необходимости производят коррекцию базы продукционных правил с объединением соответствующих продукционных правил, используя для слияния антецедентов нечетких продукций логические связки «И», «ИЛИ», «НЕ».

6-й этап. СЗадается конкретный процесс нечеткого вывода и выбираются операторы агрегирования подусловий, активизации подзаключений и аккумулирования заключений базы нечетких продукционных правил, а также метод дефаззификации выходных переменных системы нечеткого вывода.

7-й этап. С использованием специализированного пакета проектирования нечетких систем, например Fuzzy Logic в системе Matlab или fuzzyTECH, производится ввод лингвистических переменных, базы нечетких продукционных правил, программирование процедур системы нечеткого вывода. Далее строится имитационная модель разрабатываемой нечеткой САУ, включающая как модель нечеткого регулятора, так и модели прочих элементов САУ, как-то непосредственно объекта управления, датчиков, усилительно-преобразующих и исполнительных механизмов. С использованием полученной имитационной модели нечеткой САУ производится окончательная доводка разработанной системы в режиме off-line: осуществляется интерактивный анализ поведения системы при помощи программной модели объекта управления, проверяется эффективность работы системы и при необходимости вносятся коррективы в систему нечеткого вывода.

8-й этап. Разработанный алгоритм нечеткого управления средствами специализированно пакета проектирования нечетких систем преобразуется в программный код для реализации на базе обычного или специализированного нечеткого микроконтроллера.