Дипломная работа: Информационное обеспечение системы управления подъёмно-транспортным механизмом

1. Для момента времени t₀ определяется координата множества W . Для точки w ⁰ получают значения функций принадлежности нечеткого решения выбора h_i .

2. Выбирается максимальное значение

3. Решение h_s является выбранным в результате работы модели вычисления степени истинности нечетких правил вывода.

Данная модель будет применена для реализации нечеткого контроллера.

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДА УПРАВЛЕНИЯ ПОДЪЕМНО -ТРАНСПОРТНЫМ МЕХАНИЗМОМ

Сформулируем задачу управления нелинейным объектом - подъемно-транспортным механизмом.

Множество входных сигналов Х в свою очередь состоит из множеств и имеет вид X={X₁ ,X₂ ,X₃ } где: Х₁ - угол отклонения груза, X₂ - угловая скорость, X₃ – разность заданной и измеренной скоростей.

Введем ЛП g- угол раскачивания груза на тросе, терм-множество которой имеет вид Т(g)={g₁ ,g₂ ,g₃ ,g₄ ,g₅ }, где: g₁ - PM_{d a} - угол раскачивания da положительный (против часовой стрелки) средний; g₂ - PS_{d a} - угол раскачивания da положительный небольшой; g₃ - ZR_{d a} - угол раскачивания da нулевой; g₄ - NS_{d a} - угол раскачивания da отрицательный (против часовой стрелки) небольшой; g₅ - NM_{d a} – угол раскачивания da отрицательный средний. Для каждой НП задаем нечеткие подмножества .

Необходимо определить величину угла отклонения груза. Для этого необходимо оперировать показаниями датчиков угла положения груза на тросе.

Введем ЛП b - угловую скорость груза, терм-множество которой имеет вид Т(b)={b₁ ,b₂ ,b₃ }, где: b₁ - PS производная угла раскачивания положительная небольшая; b₂ - ZR - производная угла раскачивания нулевая; b₃ - NS производная угла раскачивания отрицательная небольшая. Для каждой НП задаем нечеткие подмножества .

Введем ЛП e - разность заданной и измеренной скоростей груза, терм-множество которой имеет вид Т(e)={e₁ ,e₂ ,e₃ ,e₄ ,e₅ }, где: e₁ - PM - разность скоростей dV_T положительная (против часовой стрелки) средняя; NM – разность скоростей dV_T отрицательная средняя; e₂ - PS разность скоростей dV_T положительная небольшая; e₃ - ZR разность скоростей dV_T нулевая; e₄ - NS разность скоростей dV_T отрицательная (против часовой стрелки) небольшая; e₅ - NM разность скоростей dV_T отрицательная средняя. Для каждой НП задаем нечеткие подмножества .

Множество решений Н в нашем случае будет иметь следующий вид H={h₁ ,h₂ ,h₃ ,h₄ ,h₅ } где: h₁ = PM_{V О} - скорость V _О положительная (против часовой стрелки) средняя; h₂ = PS_{V О} - скорость V _О положительная небольшая; h₃ = ZRV О - скорость V _О нулевая; h₄ = NS_{V О} - скорость V _О отрицательная (против часовой стрелки) небольшая; h₅ = NM_{V О} - скорость V _О отрицательная средняя.

Важно иметь информацию о разности заданной и измеренной скоростей. Данные о текущей скорости поступают с датчика скорости, заданная скорость устанавливается оператором с помощью органов управления подъемно-транспортного механизма. Необходимо определить скорости V _О ( t ) для каждой из точек рис.1.1 по изменениям текущей скорости V_T ( t ) и угла раскачивания груза a ( t ) . Оператор крана обычно решает данную задачу эвристическим путем, причем, некоторое лингвистическое правило может формализовать принятие решения оператором о выборе скорости V _О ( t ) .

Например искомая скорость в конце торможения для точки О₄ может быть найдена следующим образом с помощью использования нечетких переменных.

Если угол d a = a _з - a , где a _з - заданное значение, a - измеренное значение a ; немного увеличивается по часовой стрелке и производная угла колебания груза немного увеличивается против часовой стрелки и скорость d V_T = V_{T З} - V_T , где V_{T З} – заданное значение скорости, V_T - измеренное значение скорости; равна нулю, тогда скорость V _О должна быть небольшой в отрицательном направлении относительно нуля.

Введем лингвистические переменные (ЛП): d a - «угол раскачивания», - «производная угла раскачивания»; d V_T – «разность заданной и измеренной скоростей»; V _О – «определяемая скорость». Согласно работе, для ЛП введем нечеткие переменные (НП).

Определим терм-множество ЛП d a : Т (d a )={PM_{d a} - угол раскачивания d a положительный (против часовой стрелки) средний; PS_{d a} - угол раскачивания d a положительный небольшой; ZR _{d a} - угол раскачивания d a нулевой; NS _{d a} - угол раскачивания d a отрицательный (против часовой стрелки) небольшой; NM_{d a} – угол раскачивания d a отрицательный средний}. На рис. 2.1 приведены функции принадлежности m _{d a} для нечетких переменных терм-множества Т(d a ).

Рис. 2.1

Определим терм-множество ЛП : Т( )={ PS - производная угла раскачивания положительная небольшая; ZR - производная угла раскачивания нулевая; NS - производная угла раскачивания отрицательная}. На рис. 2.2 приведены функции принадлежности для нечетких переменных терм-множества Т( ).

Рис. 2.2

Определим терм-множество ЛП d V_T : Т( d V_T )={P M - разность скоростей d V_T положительная (против часовой стрелки) средняя; PS - разность скоростей d V_T положительная небольшая; ZR - разность скоростей d V_T нулевая; NS - разность скоростей d V_T отрицательная (против часовой стрелки) небольшая; NM – разность скоростей d V_T отрицательная средняя}. На рис. 2.3 приведены функции принадлежности m ( d V_T ) для нечетких переменных терм-множества Т(d V_T ).

Рис. 2.3

Определим терм-множество ЛП d V _О : Т (V _О )={PM_{V О} - скорость V _О положительная (против часовой стрелки) средняя; PS_{V О} - скорость V _О положительная небольшая; ZR_{V О} - скорость V _О нулевая; NS_{V О} - скорость V _О отрицательная (против часовой стрелки) небольшая; NM_{V О} – скорость V _О отрицательная средняя}. На рис. 2.4 приведены функции принадлежности m ( V _О ) для нечетких переменных терм-множества Т(V _О ).

Рис. 2.4

Для каждой из точек определим набор правил эвристического алгоритма управления скоростью. Последовательность действий нечеткого контроллера для точек O ₁ , O _2, O ₃ разбивается на две составляющие:

- стабилизация груза, т.е. на всех этапах движения контролируется положение груза, величина угла отклонения, скорость изменения угла отклонения, скорость движения груза, его отклонение от заданной скорости и, в зависимости от значений поступающих данных, выбирается то или иное решение, в ходе выполнения которого устраняется раскачка;

- перемещение, т.е. после устранения раскачки или если отклонения параметров не выходит за заданные допустимые пределы выполняется перенос груза. Одновременно с перемещением осуществляется контроль, если появляется раскачка, то переходим к стабилизации.

Для точки начала движения O ₁ определим следующую базу правил эвристического алгоритма управления оператором скоростью V_O ( t ) крана при V_T ( t )>0, V_Ti ( t )> V_{Ti -1} ( t ).

Правила R_i стабилизация:

R ₁ : если угол раскачивания отрицательный (по часовой стрелке) небольшой d a = NS _{d a} и скорость угла раскачивания отрицательная (направление скорости по часовой) = NS и разность заданной и измеренной скоростей положительная небольшая d V_T = PS , тогда определяемая скорость V _О = PS_{V О} ;

R ₂ : если угол раскачивания отрицательный (по часовой стрелке) небольшой d a = NS _{d a} и скорость угла раскачивания нулевая = ZR и разность заданной и измеренной скоростей положительная небольшая d V_T = PS , тогда определяемая скорость V _О =