Синтез комбинированной системы управления

Вычитая его из предыдущего, получим:

Отсюда:

После подстановки e[n] = g[n] – y[n] ; e[n-1] = g[n] – y[n-1]  получим:

Подставив значения всех постоянных коэффициентов, получим:

           (7.3)

 

Алгоритм работы ЭВМ, осуществляющий компенсацию возмущающего воздействия, может быть получен на основании передаточной функции компенсатора следующим образом.

.    (7.4)

Тогда соответствующее операторное  выражение имеет вид:

и в дифференциальной форме записывается в виде:

Переход к цифровым сигналам, взятым в дискретные моменты времени, может  быть проведён по следующей схеме:

 

 

В результате перехода получим:

Отсюда:

.

Подставив значения всех постоянных коэффициентов, получим:

            (7.5)

Окончательно управляющее воздействие  цифрового регулятора с компенсацией возмущений получают, подставляя (7.5) в (7.3):

                      

        (7.6)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Работу схемы НЦУ поясним  с помощью блок-схемы алгоритма

Рис.14 Блок-схема работы САУ с НЦУ

8. Построение САУ с использованием методов нечёткой логики

Необходимо построить САУ с использованием методов нечёткой логики (фаззи-логики), оставив компенсатор К чётким, а Р регулятор выполнить нечётким.

 Традиционный подход к синтезу  САУ основывается на том, что  модель ОУ заранее известна  и задана либо в виде экспериментальных переходных характеристик, либо в виде передаточных функций отдельных каналов объекта. При известной цели управления алгоритм функционирования управляющего устройства (УУ) в этом случае однозначно предопределяется самой моделью и целью управления.

Однако на практике при автоматизации сложных технологических процессов, в том числе и процессов горно-обогатительного производства, получить математическую модель, достаточно полно отражающую реальные процессы в объекте, практически невозможно. Поэтому большинство реально действующих в промышленности автоматических систем управления сложными процессами создано, как правило, с использованием не только методов классической теории управления, но и с использованием методов экспериментального уточнения параметров системы, т.е. так называемой «настройкой системы на объект».

В настоящее время на смену этим методам приходят новые методы создания алгоритмов управления, выполненные на основе так называемой нечёткой логики (фаззи-логики).

8.1. Структурная схема комбинированной САУ с нечётким регулятором

 

Необходимо составить структурную  схему САУ с нечётким регулятором, подав на него сигналы возмущения ɛ и его производной ɛ^’.

На рисунке 15 представлена структурная схема комбинированной системы регулирования с Fuzzy-регулятором:

 

Рис. 15. Структурная схема САУ с Fuzzy-регулятором

 

 

Fuzzy-регулятор содержит три основных блока: F – блок фаззификации БФ, I – блок нечеткого вывода БНВ (блок принятия решений), D – блок дефаззификации БДФ.

Вся информация о стратегии управления заложена в базе знаний в виде правил условного логического вывода: Если….. тогда… Эти правила получаются за счет тщательного изучения ОУ и цели его управления путем анкетного опроса экспертов (технологи-операторы, специалисты по автоматизации).

Центральным звеном является БНВ, в  котором нечеткая информация о возмущении f (его производной) формирует нечеткое множество управления.

Выполняется инференц-процедура, в  результате которой объединяются выводы нечетких правил, и результатом этого объединения является усеченное множество управляющих воздействий.

БФ преобразует конкретное измеренное значение возмущения с помощью некоторой  функции принадлежности в нечеткое множество. В БДФ происходит обратный процесс.

8.2. Расчёт управляющего воздействия нечёткого регулятора

 

Проиллюстрируем работу фаззи-регулятора FR по расчету управляющего воздействия при конкретно заданных входных параметрах.

Пусть входные переменные ошибка регулирования и её первая производная по времени характеризуются упрощенными функциями принадлежности соответственно и .

Упрощенный алгоритм нечеткого  управления представлен следующими двумя правилами:

1е правило

ЕСЛИ  =ПН ИЛИ ЕСЛИ =ПБ, ТОГДА =ОБ 

2е правило

ЕСЛИ  =ПН И =ПН, ТОГДА =ПН 

 

Пусть входные переменные имеют  конкретные значения и .

Тогда посылка ”Если” в правиле 1 дает значения функции принадлежности , соответствующее логической дизъюнкции

Результат представлен на Приложение 2

Посылка в правиле 2 так же дают значения функции принадлежности , соответствующее логической конъюнкции

Результат представлен на Приложение 2

Определяем центр тяжести по формуле:

 

Результирующие управляющие воздействие представлено на Приложение 2

Соответственно, по и . и заложенным в алгоритм нечеткого управления правилам, нечеткий регулятор выработает управляющее воздействие

.

Заключение

В данной работе выполнен синтез комбинированной САУ техническим объектом, заданным в форме экспериментальных переходных характеристик. Произведен выбор математической модели объекта управления в форме передаточных функций по управляющему и возмущающему каналам, выбран ПИ алгоритм управления и произведен расчет параметров ПИ-регулятора графоаналитическим методом. Рассчитан физически реализуемый компенсатор, обеспечивающий компенсацию возмущений. Построены кривые переходных процессов  в системе и определены показатели качества. Осуществлен переход од аналогового (непрерывного) регулятора к НЦУ. Построена САУ с использованием методов нечёткой логики. Рассчитано компенсирующее воздействие нечёткого компенсатора.

Список используемой литературы

1. Лукас В.А. Теория управления техническими системами. Учебное пособие для вузов. 4-е издание. Екатеринбург: издательство УГГУ, 2005г., 677с.
2. Стороженко С.В., Коржев А.А. Теория автоматического управления. Синтез САУ горного и нефтегазового производства. СПБ: издательство СПГГИ(ТУ), 2010г., 58с.
3. Ротач В.Я. Теория автоматического управления технологическими процессами. М.:Энергоатомиздат, 1985г., 386 с.
4. Стальский В.В., Проскуряков Р.М. Нечеткая логика и ее применение в автоматическом регулировании. СПБ.: СПГГИ(ТУ), 1998г., 65 с.
5. Марюта А.Н., Качан Ю.Г. Бунько В.А. Автоматическое управление технологическими процессами обогатительных фабрик. М.: Недра, 1983г., 277 с.
6. Ротач В.Я., Шавров А.В. Бутырев В.Н. Синтез алгоритмов машинного расчета оптимальных параметров систем регулирования. Теплоэнергетика. 1987 г. № 12, с 76-79.
7. Медведев Р.Е., Бондарь Б.Д., Романенко В.Д. АСУ ТП в металлургии. М.: Металлургия, 1987 г., 251 с.

 

Приложение

Приложение 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. П1, Графоаналитический метод расчёта ПИ-регулятора

 

 

Рис. П2, расчёт управляющего воздействия нечёткого компенсатора