Нечеткие регуляторы в системах автоматического регулирования

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ХАРЬКОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра СТ

Отчет

по лабораторной работе № 3

по дисциплине : «Нечеткие регуляторы в системах автоматического регулирования»

Харьков 2018

3 РАЗРАБОТКА НЕЧЕТКОЙ АППРОКСИМИРУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ «МНОГО ВХОДОВ – ОДИН ВЫХОД» С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АЛГОРИТМА СУГЕНО И ИНТЕРАКТИВНОЙ СРЕДЫ РАЗРАБОТКИ MATLAB

3.1 Цель работы

1. Изучение модели нечеткого управления.

2. Изучение основных этапов нечеткого вывода.

3. Изучение основ построения систем нечеткого вывода с использованием алгоритма Сугено (Sugeno).

4. Ознакомление с функциональными возможностями пакета прикладных программ FUZZY LOGIC TOOLBOX, входящих в состав интерактивной среды программирования MATLAB.

5. Практическая разработка нечеткого регулятора на основе алгоритма Сугено и использованием пакета прикладных программ FUZZY LOGIC TOOLBOX среды MATLAB.

6. Получить практические навыки разработки нечетких регуляторов для систем автоматического управления.

3.2 Исходные данные и постановка задачи

В процессе выполнения лабораторной работы необходимо разработать нечеткий регулятор «много входов – один выход» реализующий заданную аппроксимируемую функцию отклика с использованием алгоритма Сугено и пакета прикладных программ Fuzzy Logic Toolbox среды MATLAB. Вариант задания представлен на рисунке . 3.1.

[pic 1]

Рисунок 3.1 – Исходные данные

1.  Теоретические сведения

Формально алгоритм Сугено может быть определен следующим образом.

1. Формирование базы правил систем нечеткого вывода. В базе правил используются только правила нечетких продукций в форме:

ПРАВИЛО: ЕСЛИ (x есть А) ТО (y=a*x+b),

то есть в качестве выходной продукции используется линейная функция.

Если рассматривать нечеткий регулятор с двумя входами x, y и одним выходом z то простейшую систему правил нечеткого вывода можно записать в виде:

ПРАВИЛО 1: ЕСЛИ (х есть А1) AND (у есть В1) ТО z1=А1(х0)*х0+В1(у0)*у0

ПРАВИЛО 2: ЕСЛИ (х есть А2) AND (у есть В2) ТО z2=А2(х0)*х0+В2(у0)*у0

где A, B ‒ упрощенная запись заданных непрерывных функций принадлежности. При этом стоит задача определить четкое значение z .

2. Фаззификация входных переменных. На этапе фаззификации находятся степени истинности для предпосылок каждого правила: А1(х0, В1(у0), А2(х0, В2(у0), где x0, y0 – числовые значения входных переменных.

3. Агрегирование представляет собой процедуру определения степени истинности каждого из условий (подусловий) правил системы нечеткого вывода. Сводится к вычислению значений ФП для входных переменных.

4.Активизация. Активизация представляет собой процедуру определения степени истинности каждого заключения (подзаключений) из правил  системы нечеткого вывода[pic 2]

5. Дефаззификация. В алгоритме Сугено используется модифицированный вариант в форме метода центра тяжести для одноточечных множеств

1. Формирование лингвистических переменных и базы правил системы нечеткого вывода

Создадим систему нечеткого вывода для рассматриваемого устройства  Для этого определим 2-ве входных лингвистических переменных и 1- ну выходную. Рассмотрим нечеткие множества H1 , H2 , H3 на универсуме X, характеризующие «температуру в рабочей камере холодильника». Нечеткие переменные x1 Є H1, x2 Є H2 , x3 Є H3 могут быть представлены в виде кортежей:

(x1,X,H1),(x2,X,H2) , (x3 ,X,H3)