Статья

Название статьи РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССА ГЕНЕРАЦИИ УПРАВЛЯЮЩИХ ПРАВИЛ СИСТЕМ С НЕЧЕТКОЙ ЛОГИКОЙ НА ОСНОВЕ ДАННЫХ КЛАССИЧЕСКИХ ПИ, ПИД РЕГУЛЯТОРОВ
Автор В. В. Игнатьев, Д. А. Белоглазов, В. М. Курейчик, О. Б. Спиридонов, А. С. Игнатьева
Рубрика РАЗДЕЛ IV. КОНТРОЛЬ И УПРАВЛЕНИЕ В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
Месяц, год 03, 2018
Индекс УДК 004.896
DOI
Аннотация Предложен способ, позволяющий улучшить качество управления техническими объектами, задача автоматизации которых была решена с применением классической теории управления, таких регуляторов как ПИ, ПД, ПИД. Основная идея метода заключается в поэтапном замещении указанных регуляторов их гибридными аналогами, реализованными с применением аппарата нечеткой логики (нечеткий – ПИ, нечеткий – ПИД и т.д.). На первом этапе осуществляется сбор статистической информации о входах-выходах используемого регулятора (величина ошибки системы , интеграл ошибкиθdt, величина выработанного управляющего воздействия U). Этап считается законченным, когда для автоматизируемого объекта будет создан набор данных, описывающих работу регулятора для всех режимов его эксплуатации. Следующий этап предполагает использование полученных статистических данных для синтеза базы управляющих правил гибридного(ых) регулятора(ов). Решение указанной задачи вручную возможно, однако процесс отличается значительной трудоёмкостью, сопряжен с существенным риском возникновения ошибок, выражающихся в создании дублирующихся или, что более критично противоречащих друг другу управляющих правил. Выявление указанных ошибок может потребовать от разработчика больших усилий и не гарантирует получения успешного результата. В связи с этим становится актуальной задача разработки и применения специализированного программного обеспечения, что и было сделано в данной работе. В результате длительность временных затрат разработчика снизилась на 98%, а риск ошибок сведен к нулю. Для удобства использования результат применения предлагаемого программного обеспечения представляется в виде *.fis файла, который может быть открыт и проанализирован в Fuzzy Logic Toolbox. В дальнейшем рассматриваемое программное приложение может быть перенесено из среды моделирования MATLAB на любой другой язык программирования.

Скачать в PDF

Ключевые слова Автоматизация; управление; гибридный регулятор; программное приложение; MATLAB; классическая модель; нечеткая модель; база нечетких правил.
Библиографический список 1. Полковникова Н.А., Курейчик В.М. Нейросетевые технологии, нечеткая кластеризация и генетические алгоритмы в экспертной системе СБИС // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2014. – № 7 (156). – С. 7-15.
2. Колесников А.В. Гибридные интеллектуальные системы: теория и технология разработки. – СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2001. – 600 с.
3. Деменков Н.П. Нечёткое управление в технических системах: учебное пособие. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. – 200 с.
4. Леоненков А.В. Нечёткое моделирование в среде MATLAB и fuzzyTECH. – СПб.: БХВ – Петербург, 2005. – 736 с.
5. Штовба С.Д. Проектирование нечетких систем средствами MATLAB. – М.: Горячая линия – Телеком, 2007. – 288 с.
6. Ahmet Karli, Vasfi Emre Omurlu,Utku Buyuksahin, Remzi Artar, Ender Ortak. Self tuning fuzzy PD application on TI TMS320F 28335 for an experimental stationary quadrotor. – URL: http://ieeexplore.ieee.org/document/6151404/ (дата обращения 23.06.2018).
7. Thanana Nuchkrua, Thananchai Leephakpreeda. Fuzzy Self-Tuning PID Control of Hydrogen-Driven Pneumatic Artificial Muscle Actuator // Journal of Bionic Engineering. –2013.
– Vol. 10. – P. 329-340.
8. SHI Dequan, GAO Guili, GAO Zhiwei, XIAO Peng. Application of expert fuzzy pid method for temperature control of heating furnace // Procedia Engineering. – 2012. – Vol. 29.
– P. 257-261.
9. Zhiqiang Yang, Jimin Zhang, Zhongchao Chen, Baoan Zhang. Semi-active control of high-speed trains based on fuzzy PID control // Procedia Engineering. – 2011. – Vol. 15. – P. 521-525.
10. Mann G.K.I., Gosine R.G. Three-dimensional min–max-gravity based fuzzy PID inference analysis and tuning // Fuzzy Sets and Systems. – 2005. – Vol. 156. – P. 300-323.
11. Wu Y., Jiang H., Zou M. The Research on Fuzzy PID Control of the Permanent Magnet Linear Synchronous Motor // Physics Procedia. – 2012. – Vol. 24. – P. 1311-1318.
12. Abbasi E., Mahjoob M. J., Yazdanpanah R. Controlling of Quadrotor UAV Using a Fuzzy System for Tuning the PID Gains in Hovering Mode // Fourth International Conference on Advances in Computer Engineering – ACE 2013. – Frankfurt, Germany, 2013. Int. j. adv. robot. syst. – 2013. – Vol. 10. – 380 p.
13. Kai Ou, Ya-Xiong Wang, Zhen-Zhe Li, Yun-De Shen, Dong-Ji Xuan. Feedforward fuzzy-PID control for air flow regulation of PEM fuel cell system. International journal of hydrogen energy. – 21 September 2015. – Vol. 40, Issue 35. – P. 11686-11695.
14. Hamed Beirami, Ali Zargar Shabestari, Mohammad Mahdi Zerafat. Optimal PID plus fuzzy controller design for a PEM fuel cell air feed system using the self-adaptive differential evolution algorithm // International journal of hydrogen energy. – 10 August 2015. – Vol. 40,
Issue 30. – P. 9422-9434.
15. Игнатьев В.В., Спиридонов О.Б. Гибридный алгоритм формирования базы правил нечеткого регулятора // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2015. – № 11 (172). –С. 177-186.
16. Игнатьев В.В., Курейчик В.М., Спиридонов О.Б., Игнатьева А.С. Метод гибридного управления на основе адаптивной системы нейро-нечеткого вывода // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2017. – № 9 (194). – С. 124-132.
17. Игнатьев В.В., Спиридонов О.Б., Курейчик В.М., Ковалев А.В., Игнатьева А.С. Метод гибридного управления в интеллектуальных системах на основе ПИД и ПИД-FUZZY-регуляторов // Вестник РГРТУ. – 2017. – № 62. – С. 110-118. – ISSN 1995-4565. – DOI: 10.21667/1995-4565-2017-62-4-110-118.
18. Круглов В.В., Дли М.И., Голубов Р.Ю. Нечёткая логика и искусственные нейронные сети. – М., 2004. – 224 с.
19. Дьяконов В. MATLAB: учебный курс. – СПб.: Питер, 2001. – 560 с.
20. Дьяконов В., Круглов В. Математические пакеты расширения MATLAB. Специальный справочник. – СПб.: Питер, 2001. – 480 с.

Comments are closed.