Правам управления 1

Нечеткай вывод 1

Правало управленая 2

Нечеткай вывод Z

Оборудование

Рис. 3.35, Продолжение

правил управления в этих состояниях через с,, с- Затем Оценим параметр а*, представляющий текущее состояние оборудования, и определим степень близости ю его значения к состояниям Д], «2- Пусть ю равно О в случае состояния и 1 в случае состояния а-, а между двумя состояниями ю принимает значения от О до 1. Параметр с* правил управления в состоянии а* определяется как взвещенное среднее с весами l/ro и 1/(1 - ю) параметров и правил управления в состояниях и а, соответственно:

с* = Ci(l - ю) + С2-(й. (3.27)

Как показано на рис. 3.36, параметр с* правил управления меняется непрерывно от Cj к и пропорционально изменению параметра оборудования а от к а- Таким образом, нечеткое адаптивное управление-это метод управления, в котором осуществляется адаптация параметра правил управления на основе формулы (3.27) в соответствии с состоянием оборудования. В общем случае в качестве параметра правила управления используется параметр функции принадлежности. Следовательно, используется одно и то же правило управления, но для одной и той же нечеткой переменной

Состояние оборудования а, а* {оценка) [параметр а], (со =0)

-СО-

Правило г.

управления (параметр с)

(40 = 1)

а, пра Ci

а*пра с*

агприсг (адаптация) Рис. 3.36. Нечеткая адаптивная операция.

определяются две функции принадлежности в соответствии

с состояниями Д], «2-

Выще был рассмотрен случай с одним параметром оборудования. Объясним это на конкретном примере. Характеристики оборудования часто меняются в зависимости от рабочего состояния. Например, часто при нагрузках 50 и 100% коэффициент усиления процесса и время простоя существенно различаются. В этом случае состояние нагрузки принимается за параметр оборудования. Кроме того, если по разным причинам состояние оборудования меняется, целесообразно с помощью нечеткого вывода, использующего эти причины в качестве входных значений, оценить параметр, характеризующий состояние оборудования. Сопоставляя этот параметр в пропорции 1:1 с ю, по функции принадлежности правила управления для нагрузок 50 и 100%i можно определить с использованием формулы (3.27) функцию принадлежности для произвольного состояния нагрузки. То, что при этом будет адаптироваться: функция принадлежности предпосылки или функция принадлежности заключения - зависит от характеристик оборудования. Если, например, в зависимости от нагрузки меняются постоянная времени и время запаздывания, то адаптируется функция принадлежности предпосылки, а в случае изменения коэффициента усиления процесса-функция принадлежности заключения. Аналогичным методом по нагрузкам 50 и 100% можно осуществить согласованное управление при нескольких различных целях управления. В этом случае близость к некоторому состоянию выражается параметром со и адаптируется соответствующая целевая функция принадлежности.

9-6830

3.5.4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРАВИЛ УПРАВЛЕНИЯ

Рассмотрим примеры критериев работы водяных насосов, которые используют квалифицированный рабочий.

1. Если текущий уровень воды в насосном колодце высокий и предполагается его повьниение, включается еще один насос.

2. Если уровень воды в насосном колодце низкий и предполагается его понижение, выключается один из насосов.

3. Если предполагается резкое увеличение притока дождевой воды, экстренно включается насос и поддерживается низкий уровень воды в насосном колодце.

4. Если при увеличении притока воды делается заключение об отсутствии опасности, работа насосов поддерживается в прежнем режиме даже при повыщении уровня воды.

5. В случае большого притока дождевой воды уровень воды в насосном колодце в целях безопасности поддерживается на нижней отметке.

Отличительной особенностью этих оценок является их двухэтапность.

Этап 1: ситуация с притоком дождевой воды безопасна? Требует внимания?

Текуцщй приток дождевой воды большой? Маленький? Приток дождевой воды в дальнейшем будет увеличиваться? Не будет увеличиваться?

Этап 2: соответствует ли текущий уровень воды в колодце Оценке обстановки с притоком дождевой воды?

[Необходимо включение дополнительного насоса? [Необходимо выключение насоса?

Таким образом, нечеткое адаптивное управление можно применить, если в качестве параметра оборудования принять оценку безопасности с учетом ситуации с притоком дождевой воды, выбрать в качестве эталонных состояний безопасное состояние (даже если при обычных дождях уровень воды в насосном колодце несколько повышен) и опасное состояние (когда приток дождевой воды во время, например, тайфунов значителен) и использовать ю как показатель оценки текущего состояния притока воды (при обычных дождях (0 = 0, во время тайфунов со = 1). Оценка уровня

воды в насосном колодце и тенденции его изменения различны в зависимости от ситуации с притоком воды, поэтому наиболее подходяпщм методом адаптации является адаптация по со функции принадлежности предпосылки, т.е. если выполняется адаптация по со двух фушщий принадлежности предпосылок, цель первой из которых-сдерживать по возможности частоту включений и выключений насосов при обычных дождях, а цель другой-безопасность во время тайфунов, то появляется возможность согласованной работы водоотливных насосов в ответ на ситуахщю с притоком дождевой воды [16].

На рис. 3.37 приведена блок-схема вычислений при данном управлении. Сначала исходя из текущего притока воды и интенсивности осадков, по которой прогнозируется ожидаемый в дальнейшем объем дождевой воды, делается вывод о ситуации с притоком воды. Поскольку непосредственно измерить объем прибывающей воды невозможно, используют измерение пропускной способности насоса. По значению вывода ю с учетом уровня воды в насосном колодце и тенденции его изменения осуществляется адаптация функции принадлежности предпосылки первого правила управления, используемого для вывода пропускной способности. Число работающих насосов определяется по пропускной способности, полученной в результате нечеткого вывода. Для нечеткого вывода использован следующий метод: функция принадлежности заключения правила управления умножается на минимальную степень принадлежности предпосылки, затем определяется центр тяжести функции принадлежности, полученной с помощью операции МАХ для всех правил управления [17]. Функции принадлежности предпосылки и заключения имеют треугольную форму. Таким образом, адаптивное вычисление функции принадлежности предпосылки с использованием параметра ю выполняется следуюицш образом:

Г Pi =-Ао( -«>) +Рц(

•{ Рг=Р2о{ - со) + р2,со, (3.28)

I Ръ =Рзо-(1 -и) +РзГ«>-

Например, целевые уровни при обычном дожде и тайфуне представлены на рис. 3.38 непрерывными линиями, а целевой уровень при со = 0,5-штриховой линией (ММ уровня Н). Аналогично по формуле (3.28) и значению ю вычисляются

все функции принадлежности уровня воды в насосном колодце и тенденции его изменения. Используя полученные функции и нечеткий вывод по правилу управления 1, можно осуществить нечеткое адаптивное управление, выбрав в качестве показателя адаптируемости величину со.

В табл. 3.8 и 3.9 приведены примеры правил управления, используемые при нечетком адаптивном управлении водоотливными нассюами, а в табл. 3.10 и 3.11-смысл соответствующих нечетких переменных.

Нечеткие переменные предпосылки имеют пять градащ1Й (sa, sm, мм, ml, ia), а нечеткие переменные заключения -шесть или семь градаций. Скобки в табл. 3.9 при словесном описании смысла правил управления означают, что «если интенсивность осадков обычная (ММ), а пропускная способность насосов довольно высокая (ML), то приток довольно сильный (ML)». На рис. 3.39 показан пример функции принадлежности, поясняющий смысл нечеткой переменной.

Число представленных здесь правил управления состав-

Таблица 3.8. Пример правила управления 1.

Уровень воды И

Таблица 3.9. Пример правила управления 2.

Пропускная способность насосов QP