МЕТОД АВТОМАТИЧЕСКОГО СИНТЕЗА НЕЧЕТКИХ РЕГУЛЯТОРОВ

Описание

Аннотация

В статье рассматривается метод автоматического синтеза нечетких регуляторов на основе из-меренных данных. При разработке нечетких регуляторов для систем управления техническими объектами возни-кают проблемы, связанные с выбором количества термов лингвистических переменных, определением вида функций принадлежности и созданием базы правил. Данные проблемы решаются с привлечением экспертов, но этот процесс довольно трудоемкий. Одним из способов решения может быть автоматическое создание нечетких регуляторов на основе измеренных данных, которые могут быть сняты с реальной системы управления или с имитационной модели. Авторами разработаны структурная схема системы управления в среде MatLab Simulink, позволяющая снимать входные и выходные сигналы регулятора в процессе моделирования и сохранять их в файл в виде массива, а также подход к анализу массивов данных с целью определения параметров входных и выходных переменных нечеткого регулятора и механизм кластеризации данных, позволяющий составить базу нечетких правил. После анализа массивов данных правила в базе могут либо полностью дублироваться, либо иметь одинаковые антецеденты и разные консеквенты, что приводит к неопределенности. В связи с этим предложен алгоритм исключения полностью дублирующих правил из базы и усреднения правил с разными консеквентами. Разработано ПО в среде MatLab, позволяющее снимать исходные данные с системы управления техническим объектом с ПИ-законом управления, выполнять процедуру кластеризации и параметризации входных и выходных сигналов, создавать базу правил и редуцировать ее. Предлагаемый метод автоматического синтеза нечетких регуляторов может быть использован для создания регуляторов, предназначенных для замены традиционных законов управления интеллектуальными.The paper presents the method of fuzzy controllers automatic synthesis based on the measured data. In the course of fuzzy controllers development for technical facilities management systems issues arise related to choosing the number of linguistic variable terms, to determining the type of member-ship functions and to creating the rule base. These issues are solved with the help of experts, but this process is quite labour-intensive and time-consuming. One of possible solutions can be automatic crea-tion of fuzzy controllers based on the measured data, which can be taken from a real management sys-tem or from a simulation model. Authors of the paper developed the structure of control/management system in MatLab Simulink al-lowing to take input and output signals of the controller during simulation process and save them to a file as an array. They also developed an approach to analyze data arrays in order to determine parame-ters of input and output variables of a fuzzy controller and a data clustering mechanism that allows creating a database of fuzzy rules. After analyzing the data arrays, the rules in the database can either be completely duplicated or have the same antecedents and different consequents, which leads to uncertainty. In this regard, the al-gorithm is proposed for eliminating completely duplicate rules from the database and for averaging the rules with different consequents. Software has been developed in the MatLab environment, which al-lows taking the initial data from the technical facility management system with a PI control law, per-forming clustering and parameterization of input and output signals, and creating a rule base and re-duce it. The suggested method of fuzzy controllers automatic synthesis can be used to create controllers that will replace traditional management laws with intellectual ones.