Материал: neuro_lab3
Рис. 9 – Скорость изменения уровня воды в баке (Показания Change scope)
Из рис. 9 видно, что скорость изменения уровня воды в баке представляет собой сходящийся к нулю переходной процесс, который повторяется с некоторым периодом. Для рис. 8 – 9 справедливы утверждения, приведенные для рис. 5 – 6, о поведении уровня воды в баке и изменении его скорости, но с учетом наличия затухающих колебаний.
Таким образом, сравнивая результаты моделирования для системы с нечетким регулятором и для системы с ПИД-регулятором, можно увидеть, что наличие нечеткого регулятора позволяет избежать чрезмерно высокого и низкого уровня воды в баке, что не достигается при помощи ПИД-регулятора. Однако, нечеткий регулятор не обеспечивает постоянства уровня воды в баке, которое может обеспечить ПИД-регулятор на протяжении некоторого промежутка времени.
6
4. Изучение переменных нечеткого регулятора в редакторе Fuzzy Logic Toolbox.
Вид окна редактора Fuzzy Logic Toolbox представлен на рис. 10.
Рис. 10 – Редактор состава и параметров нечеткого регулятора
Из рис. 10 видно, что для рассматриваемого нечеткого регулятора в качестве входных переменных заданы ошибка уровня воды и скорость изменения уровня воды, а в качестве выходной переменной – клапан. Ошибка уровня воды может принимать значения в интервале [-1, 1], скорость изменения уровня воды – значения в интервале [-0,1; 0,1], а клапан – значения в интервале [-1, 1].
5. Изучение в редакторе состава и параметров нечёткого регулятора, а также используемого типа алгоритма нечеткого вывода.
Для рассматриваемого нечеткого регулятора заданы следующие параметры:
-тип алгоритма нечеткого вывода – алгоритм Мамдани (а именно - его подтип (по Матлабу) – алгоритм Ларсена, так как задана импликация prod,);
-метод логической конъюнкции – метод алгебраического произведения:
-метод логической дизъюнкции – метод алгебраической суммы;
-метод вывода заключения – метод алгебраического произведения;
-метод агрегирования значений функции принадлежности выходной переменной – метод максимального значения;
-метод дефаззификации – метод центра тяжести для дискретного множества значений
функции принадлежности.
7
6. Изучение редактора функций принадлежности и способов создания и удаления термов и функций принадлежности.
Вид окна редактора функций принадлежности для входных и выходного параметров представлен на рис. 11.
Рис. 11 – Редактор функций принадлежности Из рис. 11 видно, что параметры описываются при помощи функций принадлежности.
Параметру level соответствуют функции high, okay, low типа Гаусса; параметру rate – функции negative, positive типа Гаусса; параметру valve – трапециевидные функции close_fast, close_low, no_change, open_slow, open_fast. Параметры функций принадлежности задаются в окне Params.
8
7. Изучение редактора решающих правил.
Окно редактора решающих правил представлено на рис. 12.
Рис. 12 – Редактор решающих правил Из рис. 12 видно, что в редакторе содержится 5 решающих правил:
1.если значение ошибки уровня воды нормальное, то клапан оставить в прежнем положении;
2.если значение ошибки уровня воды низкое, быстро открывать клапан;
3.если значение ошибки уровня воды высокое, быстро закрывать клапан;
4.если значение ошибки уровня воды нормальное и скорость изменения уровня воды положительная, медленно закрывать клапан;
5.если значение ошибки уровня воды нормальное и скорость изменения уровня воды отрицательная, медленно открывать клапан.
9
8. Изучение процесса формирования выходной величины в редакторе решающих правил.
Окно формирования выходной величины в редакторе решающих правил представлено на рис. 13.
Рис. 13 - Формирование выходной величины в редакторе решающих правил
Из рис. 13 видно, что в центральной части графического интерфейса программы расположены прямоугольники, соответствующие отдельным входным переменным и выходным переменным правил нечеткого вывода. Каждому правилу соответствует отдельная строка из прямоугольников. Номера правил указаны в левой части графического интерфейса. При нулевой ошибке уровня воды в баке и при нулевой скорости изменения уровня воды срабатывает правило 1.
Изменим значения входных параметров с [0, 0] на [0,54 0,02]. Формирование выходной величины для данного случая представлено на рис. 14. На рис. 14 при ошибке уровня воды в баке 0,5, которую можно характеризовать функциями принадлежности okay и low (рис. 11), и почти нулевой положительной скорости срабатывают правила 1 и 2.
10