neuro_lab3
.pdf
Рис. 14 - Формирование выходной величины при изменении значений входных параметров
Из рис. 14 видно, что при значениях входных параметров [0,54 0,02] полученное значение выходной величины равно 0,437.
График поверхности отклика регулятора представлен на рис. 15.
Рис. 15 - Поверхность отклика регулятора Из рис. 15 видно, что значение ошибки уровня воды изменяется в интервале [-1, 1],
скорости изменения уровня воды – в интервале [-0,1; 0,1], а клапана – в интервале [-1, 1].
9. Модифицирование исходной системы.
Изменим способ дефаззификации на метод среднего максимума, определяемый как среднее арифметическое левого и правого модальных значений (рис. 18).
11
Рис. 16 - Изменение способа дефаззификации на метод среднего максимума
10. Анализ работы системы.
Полученные в результате моделирования системы показания блоков Scope представлены на рис. 17 – 19.
Рис. 17 – Объем воды, вытекающей из бака (показания Scope4)
Из рис. 17 видно, что изменение объема воды, вытекающей из бака, представляет собой периодический процесс.
12
Рис. 18 – Уровень воды в баке (Показания Comparison)
Процесс на рис. 18 периодический. Из рис. 17 – 18 видно, что при увеличении уровня воды в баке объем воды, вытекающей из бака, увеличивается, а при уменьшении уровня воды в баке объем воды, вытекающей из бака, уменьшается.
Из рис. 18 видно, что на некоторых интервалах времени уровень воды достигает высоты бака (2 м), а на некоторых – достигает нуля.
Рис. 19 – Скорость изменения уровня воды в баке (Показания Change scope)
Из рис. 19 видно, что скорость изменения уровня воды в баке представляет собой периодический процесс.
Рассмотрим первый и второй полупериоды на рис. 18 – 19. Для первого полупериода справедливо, что когда скорость изменения уровня воды в баке имеет постоянное положительное большое значение, уровень воды в баке резко увеличивается. Когда скорость положительная и уменьшается, уровень воды в баке медленно увеличивается; скорость уменьшается до нуля, при этом уровень воды в баке максимален и равен 2 м.
13
Для второго полупериода справедливо, что когда скорость изменения уровня воды в баке имеет постоянное отрицательное большое по модулю значение, уровень воды в баке резко уменьшается. Когда скорость отрицательная и уменьшается по модулю, уровень воды в баке медленно уменьшается; скорость уменьшается до нуля, при этом уровень воды в баке минимален и равен нулю.
Таким образом, сравнивая результаты моделирования для системы с нечетким регулятором при методе центра тяжести для дискретного множества значений функции принадлежности в качестве метода дефаззификации и при методе среднего максимума, можно увидеть, что первый способ позволяет избежать чрезмерно высокого и низкого уровня воды в баке, что не достигается при помощи второго способа, при котором уровня воды в баке становится нулевым или совпадающим с верхней границей бака. Следовательно, для управления уровнем воды в баке в данном случае следует использовать нечеткий регулятор с методом центра тяжести для дискретного множества значений функции принадлежности в качестве метода дефаззификации.
Вывод
На лабораторной работе были изучены основы работы с элементами нечеткой логики в среде Fuzzy Logic Toolbox ППП Matlab. Было реализовано моделирование системы с регулятором воды в баке для случая наличия в составе нечеткого регулятора и случая наличия в составе ПИД-регулятора. В результате моделирования было определено, что наличие нечеткого регулятора с методом центра тяжести для дискретного множества значений функции принадлежности в качестве метода дефаззификации позволяет избежать чрезмерно высокого и низкого уровня воды в баке, а наличие ПИД-регулятора позволяет обеспечить постоянство уровня воды в баке на протяжении некоторого промежутка времени. Наличие в системе нечеткого регулятора с методом среднего максимума в качестве метода дефаззификации приводит к достижению уровнем воды в баке максимального и минимального (нулевого) значений на отдельных промежутках времени.
14