Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка и исследование нечетких систем управления сложными подвижными объектами Зайченко, Илья Владимирович

Разработка и исследование нечетких систем управления сложными подвижными объектами
<
Разработка и исследование нечетких систем управления сложными подвижными объектами Разработка и исследование нечетких систем управления сложными подвижными объектами Разработка и исследование нечетких систем управления сложными подвижными объектами Разработка и исследование нечетких систем управления сложными подвижными объектами Разработка и исследование нечетких систем управления сложными подвижными объектами
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Зайченко, Илья Владимирович. Разработка и исследование нечетких систем управления сложными подвижными объектами : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.06 / Зайченко Илья Владимирович; [Место защиты: Комсомольск-на-Амуре гос. техн. ун-т].- Комсомольск-на-Амуре, 2011.- 200 с.: ил. РГБ ОД, 61 11-5/3009

Содержание к диссертации

Введение

1. Морское судно как сложный динамический объект 10

1.1 Модель морского судна как сложного динамического объекта 10

1.2 Линеаризация уравнений динамики морского судна 14

1.3 Методы оптимизации систем управления движением судна 20

1.4 Синтез оптимального регулятора системы управления подвижным объектом 22

1.5 Адаптивность как одна из главных задач интеллектуального управления 23

1.6 Система управления движением судна по курсу 25

1.7 Система управления движением судна на траектории 26

1.8 Системы.управления движением судна с рулевыми приводами 28

Выводы по первой главе 31

2. Роль и место теории нечеткой логики в управлении сложными объектами 33

2.1 Системы управления сложными динамическими объектами на базе нечеткой логики 33

2.2. Принципы построения систем нечеткого логического вывода 35

2.3 Основные подходы к синтезу и анализу систем управления на базе нечеткой логики 50

2.4 Устойчивость и грубость систем на базе нечеткой логики 51

Выводы по второй главе 53

3. Разработка и исследование нечетких систем управления движением судна 54

3.1 Проблемы, возникающие при синтезе системы управления движением, судна 54

3.2 Построение и исследование нечеткой СУД на курсе с оптимальным регулятором. 59

3.3 Построение и исследование робастно-нечеткого СУД на курсе с фаззификацией выхода робастного регулятора 62

3.4 Нечеткие регуляторы рулевых систем курса 69

3.5 Нечеткие системы управления на траектории 71

3.6 Построение и исследование нечеткой системы стабилизации судна на траектории 74

3.7 Синтез нечеткого регулятора с использованием векторно-матричного описания 77

3.8 Оценка адаптивных свойств нечетких регуляторов систем управления движением судна 80

3.9 Влияние вида функций принадлежности на качество процесса регулирования 87

3.10 Программная реализация алгоритмов построения систем управления движением судна 91

Выводы по третьей главе 95

4. Применение нечетких систем для идентификации и коррекции нелинейности сложных подвижных объектов 97

4.1 Разработка методов построения нечетких систем для идентификации и коррекции нелинейности 97

4.2 Коррекция нелинейностей с помощью адаптивного нечеткого вывода 111

4.3 Повышение робастности системы управления сложным динамическим объектом путем коррекции нелинейности 136

4.4 Исследование СУД судна на курсе при коррекции нелинейности рулевого привода 141 Выводы по четвертой главе 145

5. Анализ эффективности предлагаемых алгоритмов с использованием имитатора сигналов авторулевого ИС-2005 147

5.1 Назначение и структура имитатора сигналов авторулевого ИС-2005 147

5.2 Оборудование имитатора и режимы его работы 149

5.3. Интерфейс имитатора 150

5.4. Схема поведения эксперимента и его результаты 155

Выводы по пятой главе 158

Заключение 160

Список использованных источников 161

Приложения

Введение к работе

Актуальность работы. В современной теории автоматического управления все большее распространение получают методы синтеза систем управления (САУ), основанные на нечеткой логике и теории нечетких множеств. Основные методы синтеза САУ позволяют осуществить выбор структуры и параметров системы, удовлетворяющей заранее заданным требованиям, но ориентированы на объекты со стационарными параметрами. Однако большинство задач современной теории управления связано с управлением сложными объектами, параметры которых в процессе эксплуатации изменяются в широких пределах. Это и обусловило интерес к методам интеллектуального управления с комплексным применением технологий обработки знаний, а в особенности к нечетким методам, которые позволяют работать с размытыми или плохо определенными данными. Особое значение это имеет при управлении сложными подвижными объектами, для которых учет всех параметров традиционными методами является невозможным или чрезмерно трудоемким. К сложным подвижным объектам относятся надводные и подводные суда, различные объекты автомобильного, железнодорожного, воздушного транспорта, и т.д., функционирующие в условиях неопределенности. Главными источниками неопределенности в задачах управления такими объектами являются следующие факторы:

сложность формализованного описания объекта и задач управления;

нестационарность параметров объекта и системы управления;

априорная неопределенность обстановки и условий функционирования.

Нечеткие методы можно применять совместно с традиционными алгоритмами управления, используя наилучшие черты различных подходов. Многие ученые отмечают огромный потенциал улучшения характеристик существующих САУ за счет применения средств и методов нечеткого управления. Это подтверждается как теоретическими исследованиями, так и практическими применениями. Нечеткие методы активно развиваются в Японии, США, Китае, Корее. В России также ведутся исследования в данной области, однако широкого распространения данное направление пока не имеет.

Таким образом, актуальной является задача по применению существующих и разработке новых методов управления на основе нечетких логических регуляторов (НЛР) при построении новых систем управления, а также модернизации действующих.

В рамках данной работы интеграция НЛР в САУ рассматривается на примере построения системы управления сложным подвижным объектом, а именно морским судном. Выбор данного объекта обусловлен тем, что он является сложным и нестационарным, а его функционирование проходит в

условиях случайных возмущающих воздействий. Это позволяет использовать преимущества нечеткого управления. Разработанные же для такого объекта управляющие алгоритмы являются гибко настраиваемыми и могут быть использованы для многих других сложных подвижных объектов.

Объект исследования диссертационной работы - системы управления сложными подвижными объектами.

Предмет исследования - методы применения НЛР для управления сложными подвижными объектами.

Целью работы является разработка и исследование нечетких систем управления сложными подвижными объектами в условиях действия случайных внешних возмущений.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

  1. Анализ существующих систем управления сложным подвижным объектом и методов их синтеза на примере систем управления движением морского судна.

  2. Обоснование необходимости использования нечетких методов для решения задачи синтеза алгоритмов управления сложными динамическими объектами.

  3. Интеграция НЛР в системы управления движением морского судна, построенные на основе традиционных алгоритмов оптимального, роба-стного и оптимально-робастного управления.

  4. Анализ эффективности предложенных САУ с НЛР для различных типов морских судов и уровней внешнего возмущения.

  5. Разработка способов коррекции нелинейности сложного объекта управления с помощью НЛР для улучшения качества управления.

  6. Повышение робастности сложного динамического объекта управления путем введения управляемой нелинейности, реализованной посредством НЛР.

Методы исследований базируются на положениях теории автоматического управления, системном анализе, аппарате нечеткой логики, теории нейро-нечетких сетей и методах математического моделирования.

Основные положения диссертаиии, выносимые на защиту:

  1. Способ построения и структура системы управления сложными подвижными объектами в условиях воздействия случайных возмущений, заключающиеся в комплексном использовании нечеткого логического регулятора в каналах управления;

  2. Метод синтеза нечеткого логического регулятора для коррекции нелинейности объекта управления, основанный на применении статической характеристики в канале управления;

  3. Повышение робастности сложного динамического объекта управления путем введения в систему управляемой нелинейности, реализованной посредством нечеткого логического регулятора;

Научная новизна:

  1. Предложены новые способы управления сложными подвижными объектами в условиях воздействия случайных возмущений на основе использования нечеткой логики.

  2. Разработан алгоритм и методическое обеспечение для коррекции нелинейности объекта управления с целью улучшения качества управления.

  3. Разработан способ повышения робастности сложного динамического объекта управления путем введения в систему управляемой нелинейности, реализованной посредством НЛР.

Практическая значимость полученных результатов и выводов заключается в том, что разработанные методы позволяют повысить качество регулирования и могут быть использованы при создании систем управления сложными динамическими объектами, например при разработке систем управления судов, которые только проектируются либо проходят переоборудование. Предложенный подход реализуем на создаваемых в настоящее время современных аппаратных средствах и может быть использован либо как дополнение к существующим регуляторам систем управления курсом, либо как принципиально новый контроллер, приходящий на смену ПИД-регуляторам в судовых системах управления курсом судна. Разработанные в среде MATLAB программы синтеза нечетких систем использованы для проведения лабораторного практикума при изучении дисциплин «Теория автоматического управления», «Идентификация и диагностика систем».

Новизна и значимость технических решений подтверждены тремя патентами РФ, свидетельством о регистрации программы для ЭВМ, свидетельствами о регистрации двух интеллектуальных продуктов (идеи и методики) и публикациями в научных изданиях.

Основные результаты диссертационной работы были получены автором в ходе исследований, проводимых в соответствии с планом научных работ кафедры «Электропривод и автоматизации промышленных установок» ГОУ ВПО Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. Результаты научно-исследовательской работы реализованы в Морском государственном университете им. адм. Г.И. Невельского и Комсомольском-на-Амуре государственном техническом университете, что подтверждено соответствующими актами о внедрении.

Лпробаиия работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и получили одобрение на:

- ХП-ой международной научно-технической конференции «Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика», Украина, 2005 г.;

Международной научно-практической конференции «Повышение эффективности инвестиционной и инновационной деятельности в Дальневосточном регионе и странах АТР», Комсомольск-на-Амуре, 2005 г.

Всероссийской научно-технической конференции «Новые технологии и материалы. Инновации и инвестиции в промышленности Дальнего Востока», Комсомольск-на-Амуре, 2007 г.;

Международной научно-технической конференции, «Электромеханические преобразователи энергии», Томск, 2007 г.

Материалы исследований также докладывались и обсуждались на ежегодных научно-технических конференциях аспирантов и студентов ГОУВПО «КнАГТУ» (2005-2010)гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ: 1 статья в журнале, рекомендованном ВАК, 9 статей в сборниках научных трудов, 1 программа для ЭВМ, 3 патента РФ, 2 свидетельства о регистрации интеллектуальных продуктов.

Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, изложенных на 168 страницах машинописного текста, иллюстрированных 98 рисунками и 12 таблицами, списка литературы из 154 наименований и приложений.

Линеаризация уравнений динамики морского судна

Математическая модель судна в виде системы нелинейных дифференциальных уравнений адекватно описывает различные режимы движения судна. Но для каждого из них при разработке систем управления на практике используется, свое описание. Так для решения задач стабилизации используются линеаризованные уравнения движения. [100]. Как правило, линеаризация дифференциальных уравнений базируется на разложении в ряд Тейлора нелинейных функций одного или нескольких аргументов с последующим выделением членов ряда с первыми степенями аргументов.

Для построения линеаризованной модели движения судна уравнения (1.1) можно представить в виде [100]: т=F(X(O, (о,7(0), 7(0=/ж(о, 0-2) где 8 (t) - вектор управляющих воздействий на рули.

При этом в качестве компонентов функции F могут выступать любые непрерывно дифференцируемые функции на всей области определения.

Однако существует несколько характерных движений, допускающих другие, более простые математические описания. К ним, прежде всего, относится стационарный режим движения, характеризующийся постоянством переменных состояния: при условиях х (t) = 0, 3 (t) = 0, J (t) =0 система (1.2) находится в положении равновесия. С учетом этого система (1.2) может быть линеаризована в окрестности положения равновесия. Такой режим получил название балансировочного. Тогда система линейных дифференциальных уравнений в отклонениях относительно положения равновесия х = хр, 3 = 5 р, f=fp для (1.2) примет вид [100]: где матрицы коэффициентов, постоянных для данного балансировочного режима имеют вид

Как правило, уравнения (1.3) записывают в окрестности контролируемого движения с постоянной продольной скоростью V = Vx при нулевых отклонениях исполнительных органов и с нулевыми значениями всех прочих динамических параметров.

Элементы матриц А, В, //принимаются при этом константами, Между выходным вектором исследуемого судна у, вектором состояния X и управляющим вектором В существует нелинейная связь. Тем не менее она, как правило, допускает линеаризацию, и уравнение можно представить в виде

Совместное рассмотрение (1.3) и (1.4) дает: при этом элементы матриц А, В, Н, С, D представляют собой константы для окрестности одного балансировочного режима. Приведенная система (1.5) представляет собой стационарную модель объекта управления; вектор у — выходной вектор исследуемого судна.

Так как надводные судна обычно обладают симметрией относительно диаметральной плоскости, а главные оси инерции для них совпадают с координатными осями, то при формировании гидродинамических коэффициентов здесь можно допустить линейную зависимость демпфирующих сил и моментов от соответствующих линейных и угловых скоростей. Поэтому мы можем пренебречь влиянием вертикального перемещения, бортовой и килевой качки на другие виды движения, ввиду незначительности диапазонов изменения таких динамических параметров, как вертикальная составляющая скорости хода, вертикальное перемещение центра масс и дифферент.

С учетом вышеизложенного, система дифференциальных уравнений, описывающих боковое движение судна по курсу и крену, может быть представлена в виде линейной системы дифференциальных уравнений [100]: где Jxx - момент инерции относительно продольной оси; Jyy — момент инерции относительно вертикальной оси; кц - коэффициент присоединенной массы вдоль оси Ох; кзз - коэффициент присоединенной массы вдоль оси Oz; ІС44 — коэффициент присоединенного момента инерции вдоль оси Ох; ks5 — коэффициент присоединенного момента инерции вдоль оси Оу; кз4 коэффициент присоединенной массы относительно осей Оу и Oz; //(#„) - коэффициент демпфирования бортовой качки m — масса судна; .,., т]х, т]у - проекции сил и моментов, действующих на судно, на оси связанной системы координат соответственно.

Проекции сил и моментов, действующих на судно, на оси связанной системы координат определяются следующими соотношениями: где FxH, FzH) MxH, Мун - проекции гидродинамических силы и момента вязкостной природы, действующих на корпус судна; Fxp,FzP, МхР, МуР) МХРЬ - проекции силы и момента перекладки рулей; Т—тяга гребного винта; FXBB F:BB, МХВВ, Мувв - проекции на оси связанной системы векторов внешней возмущающей силы и момента (аэродинамические силы и моменты, силы и моменты от волнения).

Угол дифферента при анализе движения судна можно считать малой величиной. Тогдасогласно уравнениям связи между кинематическими параметрами объекта в неподвижной и связанной системах координат:

Таким образом объединение уравнений (1.6) и (1.7) образуют систему нелинейных дифференциальных уравнений, описывающих боковое движение судна.

Уравнения рулевых приводов могут быть предствлены в виде: 5в = /іОО; 8б = /2(и6), где ив, иб— управляющие сигналы вертикального и бортового рулей, [100]

Отклонения рулей имеют ограничения, определенные конструктивными особенностями судна: [ 5J 35 \S6\ 30.

В результателинеаризации данных уравнений в окрестности нулевого положения равновесия по переменным Vz,cox,coy,e, p при постоянной продольной составляющей скоростиVX=V, получим уравнения линейной модели судна

При отсутствии ветроволновых возмущений в окрестностях балансировочных режимов линеаризованная математическая модель (1.11) горизонтального движения судна существенно упрощается

Подробная методика расчета коэффициентов модели описана в [145]. В настоящей работе будут использованы модели движения 6 типов судов, параметры которых приведены в [100].

Оценка адаптивных свойств нечетких регуляторов систем управления движением судна

Система управления курсом судна с адаптивным HP представлена на рисунке 3.19. Данное структурное решение обусловлено тем, что для обеспечения адаптивности системы, представленной на рисунке 3.1, к изменению парметров объекта управления необходима коррекция параметров оптимального регулятора. Поэтому предлагается заменить оптимальный регулятор нечетким, который благодаря нечеткой оценки параметров объекта обеспечивает адаптивность системы управления в широких пределах.

Параметры HP системы управления курсом. В качестве входного сигнала HP выберем угловую скорость рыскания. Параметры заключений НП определим из решения уравнения Риккати при увеличении постоянных времени модеди судна в 2, 4 и 8 раз (таблица 3.9). ФП выбраны в виде кривой Гаусса, т.к. как показывает анализ, она позволяет наиболее точно описать входной сигнал. Параметры ФП НМ представлены на-рисунке 3.20.

База правил имеет вид:

1. If (df is mfl) then (Gi is mfl) and (G2 is mfl)

2. If (df is mf2) then (G, is mf2) and (G2 is mf2)

3. If (df is mfi) then (Gi is mf3) and (G2 is mf2)

4. If (df is mf4) then (Gi is mf4) and (G2 is mf2)

Эффективность работы регуляторов оценивалась при изменении влияния внешней среды и значений постоянных времени апериодических звеньев модели судна.

При одновременном увеличении (в 4 и 6 раз) значения постоянной времени и учета аддитивного возмущения (случайный процесс со спектром типового (4.2а) волнения с ветром 4 балла) кривые переходных процессов показаны на рисунке соответственно.

Проведем синтез адаптивного HP для системы управления стабилизации на траектории для двух случаев: с фаззификацией значения скорости и фаззификацией ошибки.

Система управления для первого случая представлена на рисунке 3.22. HP для стабилизации СВП по траектории имеет один вход — скорость V и пять выходов - gb g2, g3, g4, g6 Данное структурное решение обусловлено тем, что определяющее значение при стабилизации судна на траектории при ослабленном контакте с водной поверхностью имеет скорость его движения. Поэтому для обеспечения адаптивности системы, представленной на рисунке 3.15, в нее вводится нечеткий регулятор, осуществляющий фаззификацию скорости двжения судна.

Закон управления выбран (с динамическими параметрами в таблице 3.6) исходя из условия обеспечения минимума среднеквадратического критерия (3.5)

Значения коэффициентов выходных термов определялись с помощью решения уравнения Риккати (3.4) для разных состояний системы при скорости судна 5, 10, 20 и 40 м/с. В зависимости от скорости выбираются коэффициенты оптимального регулятора, рассчитанного для данной скорости. Т. о. HP является параллельной структурой, состоящей из различных ОР.

ФП входной переменной приведена на рисунке 3.23

БП адаптивного HP имеет следующий вид

1. If (V is mfl) then (G, is mfl) and (G2 is mfl) and (G3 is mfl) and (G4 is mfl) and (G6 is mfl)

2. If (V is mf2) then (Gj is m2) and (G2 is mf2) and (G3 is mf2) and (G4 is mf2) and (G6 is mf2)

3. If (V is m3) then (Gi is mf3) and (G2 is mf3) and (G3 is m3) and (G4 is mf3) and (Ge is mf3)

4. If (V is mf4) then (G, is mf4) and (G2 is mf4) and (G3 is mf4) and (G4 is mf4) and (G6 is mf4)

Система управления для второго случая представлена на рисунке 3.24

Такое структурное решение позволяет осуществлять стабилизацию судна на траектории, корректируя величинц управляющих воздействий в зависимости от величины отклонения от заданной траектории. Для данной структуры ФП HP имеют форму нормального распределения, их параметры определялись при настройке оптимальной системы управления на скоростях 30 и 40 м/с (таблица 3.11), параметры заключений НП представлены в таблице (3.12)

БП данного HP:

1. If (e is mfl) then (Gi is mfl) and (G2 is mfl) and (G3 is mfl) and (G4 is mfl) and (Ge is mfl)

2. If (e is mf2) then (Gj is mf2) and (G2 is mf2) and (G3 is mf2) and (G4 is mf2) and (G6 is m2)

Эффективность работы регуляторов оценивалась при изменении скорости СВП.

1. При увеличении (V=30, V=25) скорости СВП (рисунок 3.25): а) ОР: время регулирования tp =60 с, перерегулирование а = 1%; НР1: tp=20, G=0 %, НР2: tp =22 с, о=0 %; б) OP: tp =25 с, а =0%; НР1: tp=20, а=0 %, НР2: tp =18 с, а=0%

2. При уменьшении (V=16,6) значения скорости СВП (рисунок 3.26): HP с фаззификацией значения скорости время регулирования tp = 25 с, перерегулирование о= 0

Коррекция нелинейностей с помощью адаптивного нечеткого вывода

В среде приложения Simulink пакета инженерных и специализированных вычислений MatLab среде была создана модель нелинейного элемента, имеющего СХ (рисунке 4.10), свойственную индукционным электромеханическим преобразователям угла, электромагнитным явлениям с гистерезисом и др.

Структурная схема элементарной нелинейной системы, содержащей данный элемент, представлена на рисунке 4.11, где F(x) - некоторая априорно аналитически не определенная функция, описывающая нелинейный элемент со СХ, изображенной на рисунке 1.10.

Проведем поэтапный синтез НЛР для компенсации данной нелинейности по предлагаемой методике.

Первый этап. Пусть требуется компенсировать нелинейность (рисунок 4.10) системы. При этом среднее квадратичное отклонение выходного сигнала системы у (і) от входного x(t) не должно превышать 0,1.

Второй этап. В данном случае возможно реализовать любой из рассматриваемых вариантов подачи компенсирующего воздействия.

Третий этап-. В качестве оптимального выберем первый вариант компенсации.

Четвертый этап. Снимем СХ (рисунок 4.10). Так как каждому значению входного сигнала соответствует только одно значение выходного, СХ однозначна. Следовательно, в качестве входного сигнала НЛР будем использовать входной сигнал системы. Тогда схема скомпенсированной системы будет иметь следующий вид

Пятый этап. Проведем построение модели НЛР по предлагаемому алгоритму.

1. Т.к. нелинейность является однозначной, не требуется проводить какого-либо дополнительного разбиения ее СХ на однозначные участки.

2. Будем формировать распределение термов по рассогласованию входного и выходного сигналов. Преобразуем систему координат СХ по формулам (4.1). Результат этого преобразования представлен на рисунке

В новой системе координат находим точки пересечения участка СХ с осью абсцисс: (— 4; 0), (0; 0), (4; 0). Точки экстремумов СХ: (1.5396; - 0.7698), (- 1.5396; 0.7698). В исходной системе координаты найденных точек согласно формулам (4.2) имеют вид: (- 2.8284; -2.8284), (0; 0), (2.8284; 2.8284), (4.430; 0.5443), (- 4.430; - 0.5443).

3. Определим термы входной переменной. Для этого найдем абсциссы крайней правой и крайней левой точек СХ: 4 и - 4. Учитывая абсциссы, полученные по формулам (4.2), получим следующий ряд абсцисс: 4, - 4, - 2.8284, 0, 2.8284, 4.430, - 4.430.

Для удобства ранжируем его:

- 4, - 2.8284, - 4.430, 0, 4.430, 2.8284,4.

Т.о. мы получили координаты вершин терм-множеств входной переменной, назовем их соответственно: nb, nm, ns, z, ps, pm, pb

Следуя рекомендациям, приведенным в методике, получим распределение терм-множеств входной переменной следующего вида

Присвоим имена входной и выходной переменным. Пусть входная переменная In, а выходная - Out. Используя результаты, полученные п.п. 2 - 4, и в соответствии с рисунком 4.15, составим базу правил:

ЕСЛИ In есть nb ТО Out есть pb;

ЕСЛИ In есть nm ТО Out есть z;

ЕСЛИ In есть ns ТО Out есть ns;

ЕСЛИ In есть z ТО Out есть z;

118 ЕСЛИ In есть ps ТО Out есть ps;

ЕСЛИ In есть pm ТО Out есть z;

ЕСЛИ In есть pb ТО Out есть nb.

6. Очевидно, что в полученной базе нечетких правил нет пар правил, имеющих эквивалентную продукцию, где термы входной переменной заданы таким образом, что носитель соответствующего терм-множества в одном правиле включает носитель терм-множества в другом правиле.

7. В качестве метода агрегирования будем использовать операцию min-конъюнкции, а аккумулирование заключений нечетких правил продукций проводить с использованием операции max-дизъюнкции. Для дефаззификации используем метод центра тяжести.

Шестой этап. Для оценки адекватности полученной модели был проведен анализ графиков входного и выходного сигналов корректируемой системы до и после подачи компенсирующего воздействия. При этом, с целью изучения качества компенсации на всем диапазоне входных воздействий на вход нелинейного элемента был подан синусоидальный сигнал. В нескорректированной системе (рисунок 4.16) среднеквадратичное отклонение выходной величины от входной было равно 3,8112. После подачи в систему компенсирующего предупреждающего воздействия (рисунок 4.17) среднеквадратичное отклонение составило 60,3620-10" .

Интерфейс имитатора

Выбор режима работы осуществляется из программы настройки конфигурации.

В окне «Модель движения судна» можно видеть кинематические параметры движения судна, заданный и текущий углы перекладки руля, частоту вращения гребного вала и шаг винта. Из этого окна можно управлять машинным телеграфом.

Для двухвинтового судна управление машинным телеграфом осуществляется синхронно (левый и правый борт одновременно).

В данной версии запрещено выставлять рукоятку машинного телеграфа на задний ход.

В окне «Датчики информации» можно видеть выходные параметры моделей датчиков (с шумами измерений) и сформированные NMEA-посылки.

В окне «Авторулевой» можно видеть заданный и текущий угол перекладки руля, дискретные сигналы авторулевого, кнопки включения авторулевого, задатчик руля в режиме ДАУ (т.е. при выключенном авторулевом). В режиме тренажера в этом окне также виден имитатор авторулевого, здесь можно задать заданный курс, включить и выключить режим управления по маршруту.

В окне «Ветро-волновые возмущения» можно задать параметры ветра волнения в процессе моделирования, без перезапуска имитатора.

ПО имитатора обеспечивает запись всех необходимых параметров в процессе моделирования в текстовый файл с разделителями. ПО не обеспечивает дальнейшую обработку записанных данных. Вы можете экспортировать данные в Excel, Matlab или использовать другой пакет для анализа результатов моделирования

Выбор разделителя осуществляется в программе конфигурации.

Файл записывается в ту же папку, где находится imitator.exe, имя файла saveddataX.dat, где X - номер записываемого файла. Номер выбирается автоматически, исходя из файлов, которые уже находятся в папке.

В верхней строчке записаны названия сохраненных переменных.

Похожие диссертации на Разработка и исследование нечетких систем управления сложными подвижными объектами