В современной промышленности с развитием старых и созданием новых отраслей требуются все более совершенные и экономичные системы управления технологическими процессами.
В области автоматизации технологических процессов нечеткая логика дает возможность реализовать системы управления с новыми свойствами, которые технически трудно достигнуть с помощью методов классической теории автоматического управления, т.к. чем больше параметров в системе, тем сложнее ее описать с помощью обычных математических моделей.
Идея самонастраивающегося контроллера на основе нечеткой логики не нова и уже несколько исследователей в области искусственного интеллекта предлагали свои подходы к его созданию.
Такой подход может иметь ценное практическое применение. Автоматические котельные с самонастраивающимися контроллерами – такой пример.
Особенность нечеткой логики в том, что она не базируется на математической модели процесса, а реализует человеческие рассуждения, которые могут быть запрограммированы на уровне математического аппарата нечеткой логики (функции принадлежности, правила и интерпретация правила).
Сегодня мы рассмотрим довольно упрощенный пример нечеткой системы управления паровым газовым котлом, установленного в автоматической котельной. Входными величинами данной системы будут являться:
1) ошибка управления по давлению газа перед горелкой в МПа (х1);
2) ошибка по температуре перегретого пара в (х2);
3) ошибка по температуре отходящих газов в (х3);
4) у – управляющее воздействие (поворот газовой заслонки в градусах);
(В реальности, если котел и горелка не имеют своей собственной автоматики, количество управляемых и контролируемых величин увеличивается в разы).
Эти величины будут принимать следующие множество значений со степенью принадлежности к данному множеству: ZE – «ноль», N – «отрицательное», P – «положительное» (но для управляющего воздействия N будет означать поворот газовой заслонки против часовой стрелки, т.е. ее закрытие; P – поворот по часовой стрелке, т.е. открытие газовой заслонки).
Для каждой входной величины эти множества будут разниться. Распишем подробнее:
1. Для ошибки управления по давлению газа перед горелкой.
Значение давления газа перед горелкой можно посмотреть в паспорте на горелку. Для старого типа горелки ГМГ -4 рабочим является давление 0,05 (МПа). Эту величину мы берем за уставку (значение величины, которое хотелось бы получить).
g(t) =0,05 (МПа);
В паспорте на горелку смотрим допустимые минимальное и максимальное значения давлений газа:
Min=0,0475 (МПа); Max=0,0525 (МПа);
Вычисляем максимально допустимые отклонения давления по формуле (это и будут максимальные значения ошибок):
x(t) = g(t) – y(t); хmin=0,05-0,0475=0,0025 (МПа); хmax=0,05-0,0525= -0,0025 (МПа);
Множество «Отрицательная ошибка давления газа»
N= {0,1/-0.0001; 0,2/-0,0005; 0,5/-0.001; 0,8/-0.0015; 0,9/-0.002; 1/-0.0025}
Где первое перед дробью число означает степень принадлежности числа после дроби к данному множеству, т.е. значение ошибки, равное -0,001 МПа принадлежит к этому множеству со степенью правильности данного утверждения, равной 0,5. Эти значения устанавливает сам эксперт на основе своего опыта.
Значения функций принадлежности потребуются нам уже при вычислении самих управляющих воздействий. Таким же образом распишем остальные множестве в продолжении этой статьи.