 |
копирование пд – регулятора
|
|
|
|
Также была поставлена и решена задача синтеза нечеткого регулятора, копирующего построенный выше ПД-регулятор. Схема с регулятором – копией изображена на рисунке 3.1.
Рисунок 3.1. – схема включения нечеткого регулятора –копии.
База нечетких правил, нечеткие переменные и их термы были заданы в режиме командной строки, текст приводится ниже.
a=newfis('sw_f','sugeno'); a=addvar(a,'input','x1', [-10 10]);
a=addmf(a,'input',1,'mf11','trapmf', [-20 - 20 - 9 - 8]); a=addmf(a,'input',1,'mf12','trimf', [-8 - 7 - 6]);
a=addmf(a,'input',1,'mf13','trimf', [-6 - 5 - 4]); a=addmf(a,'input',1,'mf14','trimf', [-4 - 3 - 2]);
a=addmf(a,'input',1,'mf15','trimf', [-2 - 1 0]); a=addmf(a,'input',1,'mf16','trimf', [0 1 2]);
a=addmf(a,'input',1,'mf17','trimf', [2 3 4]); a=addmf(a,'input',1,'mf18','trimf', [4 5 6]);
a=addmf(a,'input',1,'mf19','trimf', [6 7 8]); a=addmf(a,'input',1,'mf110','trapmf', [8 9 20 20]);
a=addvar(a,'input','x2', [-10 10]);
a=addmf(a,'input',2,'mf21','trapmf', [-20 - 20 - 9 - 8]); a=addmf(a,'input',2,'mf22','trimf', [-8 - 7 - 6]);
a=addmf(a,'input',2,'mf23','trimf', [-6 - 5 - 4]); a=addmf(a,'input',2,'mf24','trimf', [-4 - 3 - 2]);
a=addmf(a,'input',2,'mf25','trimf', [-2 - 1 0]); a=addmf(a,'input',2,'mf26','trimf', [0 1 2]);
a=addmf(a,'input',2,'mf27','trimf', [2 3 4]); a=addmf(a,'input',2,'mf28','trimf', [4 5 6]);
a=addmf(a,'input',2,'mf29','trimf', [6 7 8]); a=addmf(a,'input',2,'mf210','trapmf', [8 9 20 20]);
a=addvar(a,'output','u', [-10 10]);
a=addmf(a,'output',1,'mf1','constant', [-10]); a=addmf(a,'output',1,'mf2','constant', [-9]);
a=addmf(a,'output',1,'mf3','constant', [-8]); a=addmf(a,'output',1,'mf4','constant', [-7]);
a=addmf(a,'output',1,'mf5','constant', [-6]); a=addmf(a,'output',1,'mf6','constant', [-5]);
a=addmf(a,'output',1,'mf7','constant', [-4]); a=addmf(a,'output',1,'mf8','constant', [-3]);
a=addmf(a,'output',1,'mf9','constant', [-2]); a=addmf(a,'output',1,'mf10','constant', [-1]);
a=addmf(a,'output',1,'mf11','constant', [0]); a=addmf(a,'output',1,'mf12','constant', [1]);
a=addmf(a,'output',1,'mf13','constant', [2]); a=addmf(a,'output',1,'mf14','constant', [3]);
a=addmf(a,'output',1,'mf15','constant', [4]); a=addmf(a,'output',1,'mf16','constant', [5]);
a=addmf(a,'output',1,'mf17','constant', [6]); a=addmf(a,'output',1,'mf18','constant', [7]);
a=addmf(a,'output',1,'mf19','constant', [8]); a=addmf(a,'output',1,'mf20','constant', [9]);
a=addmf(a,'output',1,'mf21','constant', [10]);
ruleList= [...
1011111
2031111
3051111
4081111
50101111
60121111
70141111
80161111
90181111
100211111
0111111
0231111
0351111
0471111
0591111
06121111
07141111
08161111
|
|
|
09181111
010211111];
a=addrule(a,ruleList);
writefis(a,'sw_f');
Графики процессов для ПД регулятора и его нечеткой копии приведены на рисунке 3.2.
Рисунок 3.2. –– Графики изменения уровня жидкости в баке при 
=1 и 
=1.5. для ПД регулятора и его копии.
Итак, путем нормирования и задания базы 20 правил удалось достичь довольно близкого приближения к оригиналу как по качеству, так и по точности. Экспериментальные и сравнительные исследования будут проведены в следующем разделе.
Исследование и сравнительный анализ качества з.с.
4.1. Оценить качество замкнутой системы при различных начальных 
и задающих уровнях 
жидкости в баке
Здесь и далее приняты следующие обозначения
1 - ПД-пегулятор;
2 – Нечеткий регулятор для 5 правил;
3 – Нечеткий регулятор - копия;
Рисунок 4.1. – Графики изменения уровня жидкости в баке при 
=1 и =0.5.
Рисунок 4.2. – Графики изменения уровня жидкости в баке при =0.3 и =1.5.
4.2. Оценить влияние неточности от 1 до 5% при измерении датчиком уровня воды в емкости, введя в систему случайный шум
Интенсивность шума определяем по правилу трех сигм 
Рисунок 4.3. – Графики изменения уровня жидкости в баке при =1 и =1.5. при введении белого шума шагом 0.05.
Выходной поток воды из емкости может рассматриваться как возмущение, действующее на объект управления
Оценить его воздействие при изменении количества выходных отверстий (рассмотреть случай, когда площадь выходных отверстий уменьшилась в два раза).
Рисунок 4.3. – Графики изменения уровня жидкости в баке при =1 и =1.5. когда площадь выходных отверстий уменьшилась в два раза.
Здесь, как и следовало ожидать, переходные процессы менее быстрые, поскольку жидкость вытекает медленнее.
Выводы
В ходе выполнения настоящей курсовой работы для объекта регулирования – емкости с двумя клапанами – с целью поддержания заданного уровня жидкости были синтезированы П – регулятор, ПД-регулятор, нечеткие регуляторы на 3 и 5 правилах и нечеткий регулятор – копия ПД-регулятора. Была проанализирована возможность выполнения задачи и проведен сравнительный анализ регуляторов.
|
|
|
Как выяснилось, подборкой коэффициента П-регулятора мы можем изменить лишь быстродействие системы, но не ее качество, которое является недовлетворительным. Решить задачу с помощью П-регулятора не представляется возможным.
При синтезе ПД –регулятора было показано влияние его отдельных звеньев на получаемый процесс, выяснилось, что подборкой коэффициентов можно получить процесс высокой скорости и качества при времени регулирования 3 с. И без перерегулирования.
С помощью нечеткого регулятора на основе 3 правил не удалось получить приемлемый процесс. Это связано с отсутствием учета значения производной, т.. е. скорости изменения уровня жидкости в баке. В нечетком регуляторе это учтено и был получен процесс со временем регулирования не более 10 с.
Нечеткий регулятор –копия ПД - регулятора при нормировке входов и выхода дал результат, близкий к оригинальному и по качеству и по точности.
Также был проведен сравнительный анализ качества регуляторов, где можно видеть высокое качество двух ПД - регуляторов. Однако подбором типов и форм функций принадлежности можно также улучшить и качество регулятора для 5 правил.
Было оценено влияние ошибки путем введения белого шума, мощность которого была определена по правилу 3 сигм. Оказалось, регулятор на 5 правил обладает несколько большей стойкостью к зашумлению.
Перечень ссылок
1. В.В. Круглов Нечеткая логика и искусственные нейронные сети / В.В. Круглов,
2. М.И. Дли, Р.Ю. Голунов М.: Физматлит, 2001. - 221с.
3. MATLAB Fuzzy Logic Toolbox User’s Guide
4. MATLAB Simulink Toolbox User’s Guide
|
|
|
