Тезисы докладов Всероссийской научной конференции "Проектирование научных и инженерных приложений в среде MATLAB" (28-29 мая 2002 г.). М.: ИПУ РАН. 2002. 207 С.: Ил.

Метод параметрического синтеза АСР с нечеткими регуляторами в среде MATLAB

Шумихин А.Г., Игушев В.Н.
Пермский государственный технический университет, г. Пермь

В химической и смежных отраслях промышленности технологические объекты управления отличаются, как правило, нелинейностью характеристик, сложностью процессов в них протекающих, не позволяющей использовать для целей управления простые математические модели и формализовать экспертные знания. Для таких объектов управления целесообразно использовать системы регулирования, построенные на основе нечеткой логики. Основной особенностью при синтезе систем управления такими объектами является отсутствие какой-либо методики для расчета параметров настроек нечетких регуляторов.

Рассмотрен метод параметрического синтеза автоматических систем регулирования (АСР) с нечеткими регуляторами. В основу метода положено компьютерное моделирование АСР с нечетким регулятором, вычислительный и натурный эксперимент по снятию частотных характеристик замкнутой системы, разложение переменной на выходе системы в ряд Фурье с выделением первых трех-пяти гармоник, получение экспериментальной комплексной характеристики (КЧХ) системы, представляющей собой сумму КЧХ для выделенных гармоник, определение значений параметров настройки регулятора поисковыми методами оптимизации, минимизирующих отклонение полученной комплексной частотной характеристики от желаемой, удовлетворяющей требованиям обеспечения устойчивости и качества регулирования.

Для иллюстрации метода была исследована АСР давления на учебном стенде с компьютерно-интегрированной системой управления, имеющем в своем составе объект регулирования давления, динамическая характеристика которого аппроксимировалась несложной передаточной функцией вида . Параметры передаточной функции были определены по экспериментальной характеристике (кривой разгона) объекта. АСР с регулятором, представляющем комбинацию классического ПИД и нечеткого регуляторов, моделировалась в среде MATLAB. Структурная схема моделирования представлена на рис. 1.

Рассмотренный подход к параметрическому синтезу АСР с нечеткими регуляторами, сочетающий методы исследования и поисковой оптимизации в среде MATLAB, в практической реализации не вызывает затруднений.