2.Синтез комплексного закона управления электроприводом постоянного тока с помощью нечеткой логики.

На практике бывает довольно сложно синтезировать оптимальный более чем по одному критерию закон управления. Не лишены этого недостатка и нечеткие регуляторы. Из вышеприведенных исследований видно, что ни один из синтезированных законов управления не удовлетворяет одновременно требованиям по быстродействию и точности, поэтому для управления сложными динамическими системами целесообразно использовать комплексное управление, сочетающее в себе достоинства нескольких законов управления.

Сочетание нескольких законов управления возможно различными методами, которые тоже, к сожалению, не лишены недостатков. При переключении с одного режима управления на другой могут возникать нежелательные колебания и скользящие режимы. Чтобы избежать этого, кривая переключения по возможности должна содержать как можно меньше разрывов, а в идеальном случае, вообще должна быть гладкой. Добиться гладкой формы кривой переключения классическими методами довольно сложно. Поэтому применение методов нечеткой логики для этих целей является вполне обоснованным.

Проверим это сначала на объекте четвертого порядка – уже использовавшемся ранее электроприводе постоянного тока. Так как объект является довольно простым, синтез быстродействующего и точного закона управления не составит особого труда. Для этого воспользуемся стандартными средствами оптимизации пакета MatLab. Используем toolbox NCD Blockset. Этот toolbox позволяет производить так называемый комплексный синтез САУ. Элемент этого toolbox – NCD Outport позволяет довольно просто провести оптимизацию.

В меню Optimization – > Parameters…, мы имеем возможность выбрать те параметры системы, изменяя которые будем добиваться нужного, а также точность производимых вычислений.

Рис. 31 Меню Optimization Parameters блока NCD Blockset

В меню Options – > Y-Axis… исходя из требований задания, задаём диапазон изменения выходной координаты.

Рис.32 Меню Response Axis Limits блока Рис.33 Меню Time Axis Limits

NCD Blockset . NCD Blockset.

В меню Options – > Time Range… определяем промежуток времени синтеза.

Настройка быстродействующего регулятора.

Структурная схема быстродействующего регулятора представлена ниже. Так как точность регулятора не имеет особого значения, то целесообразно его сделать релейным.

Рис.34. Структурная схема быстродействующего регулятора.

Оптимизацию точного закона управления будем проводить по двум параметрам: коэффициенту усиления всей системы и коэффициенту обратной связи по скорости .

Сначала необходимо подать на вход NCD Outport оптимизируемую величину (в нашем случае – координату положения вала двигателя).

Рис.35. Схема модели для оптимизации быстродействующего закона управления.

Зная предъявляемые к системе требования, ограничим область, в которой может располагаться график зависимости регулируемой величины от времени. Оптимизацию будем производить при единичном ступенчатом входном сигнале. Положение верхней границы не имеет особо важного значения, поэтому примем её на 200% больше от величины входного сигнала, крайняя правая – жестко задана временем регулирования, которое не должно превышать полторы секунды. Т.е. в течение полутора секунд в системе допускаются переходные процессы с очень большим перерегулированием. И движение считается установившимся при попадании величины ошибки в заданный коридор - .

Рис.36. Задание требований к системе(быстродействующий закон управления)

Определение границ может производиться как с помощью мышки, так и введением конкретных значений с клавиатуры в указанных выше меню. Далее задаем величины, по которым будет проводиться оптимизация: и . Выбираем шаг и запускаем.

Система анализирует множество всех точек, расположенных в заданной области и посредством последовательного перебора значений искомых параметров с заданным шагом ищет оптимальную их комбинацию, при которой система удовлетворяет предъявленным требованиям, т.е. график зависимости регулируемой величины от времени не выходит за границы указанной области. Если не удается найти именно такие величины, то выдаются предельные значения параметров, при которых система близка к оптимальной и строится график при этих значениях.

В результате поиска было получено что, система почти удовлетворяет предъявленным требованиям при коэффициенте усиления К_у =0.1452 и коэффициенте обратной связи по скорости К_ос=0.0552.

Рис.37. Переходный процесс в системе с быстродействующим регулятором.