Преддипломная практика

2.5. Построение модели нечеткой супервизорной системы автоматического управления лабораторным термостатом в среде MATLAB

В данной работе, используя редактор Simulink, была разработана и построена математическая модель нечеткой супервизорной системы автоматического управления лабораторным термостатом в среде MATLAB.

Вид математической модели исследуемой супервизорной системы, рассмотренной в предыдущей части и спроектированной в MATLAB, представлен на рисунке 2.20.



Рис. 2.20. Имитационная модель лабораторного термостата.

Следующим шагом синтеза нечеткого супервизорного регулятора является настройка следствий нечетких продукционных правил. Для этого воспользовались разработанным программным пакетом для анализа и синтеза НС САУ графическим средством пакета Fuzzy Logic Toolbox. Отметим, что в его состав входят:

- FIS Editor (инструмент для редактирования систем нечеткого вывода);
- Membership Function Editor (инструмент для редактирования функций принадлежности);
- Rule Editor (инструмент для редактирования правил);
- Rule Viewer (инструмент для просмотра правил);
- Surface Viewer (инструмент для просмотра поверхности нечеткого вывода).

Вызов редактора FIS проводим с помощью команды fuzzy (рис. 2.21).

Рис. 2.21. Вызов редактора FIS

По умолчанию, в верхней части окна

На схеме, в верхней части окна (рис. 2.22) редактора FIS, показана схема системы нечёткого вывода (СНВ), установленная по умолчанию. Левый прямоугольник – входная лингвистическая переменная (ЛП), а правый, соответственно, выходная ЛП (по умолчанию). Прямоугольник в центре, это процессор нечетких правил (Untitled – название документа по умолчанию). В базе знаний (БЗ) описывается совокупность этих правил, что при моделировании будет определять функционирование нашей СНВ.

Рис. 2.22. Схема системы нечеткого вывода в окне редактора FIS

Выполняя команду основного меню: Edit -> Add Variable… -> Input добавляем входную переменную (для добавления необходимо выделить переменную щелчком и нажать Delete).

Для методов выполнения операций нечеткого вывода изменение производится выбором нужных пунктов из пяти всплывающих меню в левой нижней области окна.
В нашем случае на систему накладывались следующие ограничения: нулевое перерегулирование. Начальные условия нулевые. Входным сигналом являлся единичный скачок температуры с различной амплитудой. В качестве амплитуд были взяты значения 20°С, 40°С, 60°С, 80°С и 100°С. Процесс редактирования функций принадлежности (membership function) и правил (rules) в системе MATLAB изображено на рис. 2.23.

Рис.2.23. Процесс редактирования функций принадлежности и правил

Смоделированную базу знаний мы сохранили в файле myRules.fis. Далее для нечеткого супервизора мы выбрали значение параметра FIS (рис. 2.24).

Рис. 2.24. Выбор созданного FIS-файла.