Розробка нечіткої системи управління виготовленням борошна
Розробка нечіткої моделі керування шахтною зерносушаркою. Типи зерносушарок і технологія сушіння зерна. Переваги нечітких систем, особливості їх застосування. Середовище розробки, структура нечіткого логічного регулятора. Побудова бази нечітких правил.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 19.06.2013 |
| Размер файла | 2,2 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
СХІДНОУКРАЇНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ІМЕНІ ВОЛОДИМИРА ДАЛЯ
КАФЕДРА СИСТЕМНОЇ ІНЖЕНЕРІЇ
Дипломна робота
освітньо-кваліфікаційного рівня: бакалавр
напряму підготовки 6.050201 - "Системна інженерія"
спеціальності: 7.05020102 - "Комп'ютеризовані та робототехнічні системи"
на тему:
РОЗРОБКА НЕЧІТКОЇ СИСТЕМИ УПРАВЛІННЯ ВИГОТОВЛЕННЯМ БОРОШНА
Виконав: студент групи КТ-792
Дорубець О.Д.
Керівник: Лєхціер О.Л.
Завідувач кафедри: Горбунов О.І.
Луганськ 2013
Завдання на дипломний проект (роботу) студенту
Дорубцю Олександру Дмитровичу
1. Тема проекту (роботи)"Розробка нечіткої системи управління виготовленням борошна"
Cпец. завдання
_____________________________________________________________
_________________________________________________________
Керівник проекту (роботи) Лєхціер Олег Леонідович, затверджені наказом вищого навчального закладу від "___”__________20__року №___
2. Строк подання студентом проекту (роботи)
__________________________________
3. Вихідні дані до проекту (роботи):
____________________________________________________________
_____________________________________________________________
4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, які потрібно розробити):
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов'язкових креслеників)
_____________________________________________________________
_____________________________________________________________
6. Консультанти розділів проекту (роботи)
|
Розділ |
Прізвище, ініціали та посада консультанта |
Підпис, дата |
||
|
завдання видав |
завдання прийняв |
|||
|
Охорона праці |
Доц. Анісімова Т.І. |
7. Дата видачі завдання
____________________________________________
Календарний план
|
№ з/п |
Назва етапів дипломного проектування |
Строк виконання етапів |
Примітка |
|
|
1. |
||||
|
2. |
||||
|
3. |
||||
|
4. |
||||
|
5. |
||||
|
7. |
||||
|
8. |
Студент _________ ______________________
(підпис) (прізвище та ініціали)
Керівник проекту (роботи) _________ ______________________
(підпис) (прізвище та ініціали)
Зміст
- Вступ
- 1. Постановка завдання
- 1.2 Принципи сушіння зерна
- 1.2 Типи зерносушарок і технологія сушіння
- Технологія сушіння зерна в шахтних зерносушарках
- Технологія сушіння зерна в барабанних зерносушарках
- Технологія сушіння зерна в рециркуляційних зерносушарках
- 1.3 Режими сушіння зерна
- 2. Вибір засоба розробки
- 2.1 Нечітка логіка
- 2.2 Нечіткі множини
- 2.3 Нечіткі множини в системах керування
- Загальна структура нечіткого мікроконтролера
- Лінгвістична змінна
- Функціональна схема системи нечіткого керування
- 2.4 Нечіткий логічний висновок
- Алгоритм Mamdanі
- Алгоритм Tsukamoto
- 2.5 Методи приведення до чіткості
- 2.6 Переваги нечітких систем
- 2.7 Застосування нечітких систем
- 2.8 Опис середовища розробки matlab
- 2.9 Процес нечіткого моделювання в маtlab
- 3. Розробка моделі нечіткого керування шахтною зерносушаркою
- 3.1 Структура нечіткого логічного регулятора
- 3.2 Фазіфікація даних
- 3.3 Побудова бази нечітких правил
- 3.4 Розробка системи нечіткого виводу за допомогою Fuzzy Tech
- 4. Охорона праці
- 4.1 Правові основи охорони праці
- Відповідальність за порушення законодавства про охорону праці. Нормативно-правові акти з охорони праці
- 4.2 Класифікація причин і методи аналізу виробничого травматизму та профзахворювань
- Шкідливі і небезпечні виробничі чинники та їх класифікація
- 4.3 Основи фізиології, гігієни праці та виробничої санітарії
- Дія виробничого шуму та захист від його впливу
- Оціночний розрахунок необхідного рівня зниження виробничого шуму
- 4.4 Основи техніки безпеки на виробництві
- Вимоги техніки безпеки до виробничого обладнання і технологічних процесів
- 4.5 Основи пожежної безпеки
- Пожежна безпека на виробництві
- Висновки
- Додаток
Вступ
Харчова промисловість України включає в себе понад 40 різноманітних галузей виробництва, серед яких не останнє місце займає борошномелнокруп'яна. Тому необхідно прискорити збирання зернових культур, та забезпечити їх комфортне зберігання, щоб підвищити експорт до інших країн, і тим самим покращити розвиток економіки країни.
Один з важливих етапів зберігання зерна та виробництва борошна - це сушіння.
Цікавість до сушіння, в даний час, зросла у зв'язку із застосуванням високопродуктивних комбайнів, а отже зменшенням термінів збирання. Застосування високопродуктивних сушарок значно знижує час на підготовку зерна до тривалого зберігання, зменшує втрати зерна в полі в період збирання врожаю, а також дозволяє в досить стислі терміни і з мінімальними втратами справити процес передачі зерна з поля на склад тривалого зберігання. Особливо це важливо при збиранні врожаю кукурудзи, велика частина якої на Україні забирається протягом 4-6 тижнів і має спочатку велику вологість, порядку 33-34%, при необхідній для тривалого зберігання 14%.
Всі способи сушіння засновані на сорбційних властивостях зернової маси, тобто при сушінні створюються умови, що сприяють десорбції (виділенню) води і водяної пари з зерна та насіння.
1. Постановка завдання
В кваліфікаційній роботі необхідно розробити нечітку модель керування шахтною зерносушаркою.
ОУ - шахтна зерносушарка.
Для підтримки заданої вологості за допомогою зміни температури повітря, що подається, використовується калорифер, керуючий сигнал на який надходить з виходу регулятора температури. Споживана потужність калорифера пропорційно пов'язана із зміною температури, тому висловимо керуючий сигнал в одиницях потужності в діапазоні від 0 до 4000 Вт
Вхідні змінні:
1) Неузгодженість (відхилення від норми) між заданою і поточною вологістю зерна, яка вимірюється вологоміром, встановленим усередині зерносушарки,
2) Перша похідна цієї неузгодженості.
Вихідна змінна - споживана потужність.
1.2 Принципи сушіння зерна
Сушіння зерна і насіння заснована на двох принципах:
Видалення вологи з зерна без зміни її агрегатного стану і без підведення тепла; Зі зміною агрегатного стану вологи в зерні (шляхом перетворення рідини в пару) за допомогою підведення тепла. На першому принципі заснований сорбційний спосіб сушіння, при якому вологе зерно змішується з влагопоглинаючими матеріалами (тирсою, силікагелем, хлористим кальцієм, сульфатом натрію) або з більш сухим зерном. Різновидом цього способу є хімічна сушка. Її найбільш доцільно застосовувати для зниження вологості насіння бобових культур (вика, горох, соя, квасоля). Внаслідок своїх морфологічних особливостей (щільні насінні оболонки) і хімічного складу (високий вміст білка) ці насіння дуже погано віддають вологу при тепловій сушці. Нагрівати їх сильно не можна, так як вони сильно розтріскуються. Саме для таких культур та розроблено хімічний спосіб сушіння. У нашій зоні він застосовується вкрай рідко, але з його технологією необхідно ознайомитися.
Метод цей заснований на високій водополинаючій здатності деяких хімічних речовин, зокрема, технічного сульфату натрію (Na2SO4) або природного озерно-морського мінералу - мірабіліту. Ці речовини повинні мати перед їх використанням вологість 1-5%. Сушку ведуть, змішуючи порошок з насінням. При вихідної вологості зернової маси 20% на 1 т насіння беруть 60 кг безводного порошку зазначених вище препаратів. При вихідної вологості насіння 25% беруть 120 кг на тонну, при 30% - відповідно 180 кг. Змішування ведуть на майданчику під навісом. Суміш насіння з препаратом потрібно регулярно перемішувати, оскільки процес відібрання води у насіння супроводжується підвищенням температури. Перемішування виробляють 3-4 рази за добу.
Тривалість сушіння - 5-10 діб, залежно від вихідної вологості насіння. Після висушування сорбент відокремлюють від зернової маси на який-або сепаруючої зерноочисної техніки. Препарат після використання має дуже високу вологість - 40-50%. Повторне його застосування можливе тільки після його висушування, використовуючи сушарки, або на наступний рік після
висушування його на сонці. Висока вартість і трудомісткість хімічного способу сушіння обмежує його застосування.
На другому принципі засновані контактний, радіаційний і конвективний способи сушіння та передачі тепла.
Контактний (кондуктивний) спосіб грунтується на безпосередньому контакті (зіткненні) висушується з нагрітою поверхнею і отриманні тепла від неї за рахунок теплопровідності. Цей спосіб вимагає великої витрати палива, не забезпечує необхідної рівномірності сушіння, малопродуктивний, а тому має обмежене застосування.
нечітка модель управління зерносушарка
Радіаційний спосіб сушіння полягає в тому, що теплота підводиться до висушуваного зерна у вигляді променевої енергії від сонячних або інфрачервоних променів. Прикладом є Повітряно-сонячна сушка, коли волога випаровується тільки через поверхню насипу зернової маси під впливом сонячної радіації та вітру. Чим тонше шар зерна, тим інтенсивніше йде його висушування. Тому при сушінні зерна пшениці та ячменю висота його шару повинна бути не більше 20 см, а для дрібнонасінних культур - 5-10 см.
Майданчик для повітряно-сонячного сушіння зерна повинна мати асфальтове покриття. Грунтові або бетонні майданчики необхідно ізолювати від зерна плівкою, щоб уникнути зволоження його нижніх шарів від вологи грунту. Зерно на майданчику краще розсипати не рівним шаром, а гребнями із спрямуванням їх з півдня на північ. У цьому випадку значно збільшується площа поверхні зернового насипу і створюється різниця в парціальному тиску водяної пари між основою і вершиною гребня, що сприяє більш інтенсивному випаровуванню вологи. Для успішного сушіння необхідно зернову масу періодично (через 2-3 години) перелопачувати, перемішуючи нижні шари з верхніми, вже висохлими. У разі необхідності повітряно-сонячну сушку можна продовжити і наступного дня. Тільки на ніч необхідно зібрати зерно в купу і вкрити її брезентом або плівкою. Повітряно-сонячна сушка широко застосовується в господарствах південної зони внаслідок її простоти, низькою трудомісткості і витратності. При цьому не тільки не потрібно дороге паливо для теплових сушарок, але й виявляється позитивний вплив на зернову масу. По-перше, в зерні більш енергійно йдуть процеси післязбиральної дозрівання. По-друге, при опроміненні зерна сонцем відбувається часткова або навіть повна стерилізація зернової маси від мікроорганізмів, особливо від найбільш небезпечних з них - цвілевих грибів. По-третє, важливим позитивним ефектом цього способу сушіння є знезараження зернової маси від кліщів і комах: при висоті насипу 4-5 см в умовах Криму вони гинуть практично повністю. Різновидом повітряно-сонячного сушіння можна вважати перекидання партії зерна зернометами і зернонавантажувачами з одного бунту в іншій. Цей прийом дозволяє швидко знизити фізіологічну активність зернової маси внаслідок її підсушування та охолодження (у разі, якщо температура повітря нижче температури зерна). Конвективний спосіб сушіння - це спосіб, при якому тепло передається зерну конвекцією від рухомого агента сушіння (підігрітого повітря або суміші його з топковим газами). Агент сушіння поряд з передачею тепла поглинає і видаляє вологу з зерна. За цим способом працюють сушарки різних конструкцій. Теплова сушка зерна в зерносушарках є найбільш продуктивною і технологічно ефективною, хоча і досить дорогою. При конвективному способі теплопередачі головною технологічною характеристикою є стан шару зерна в процесі його сушіння й охолодження. Шар зерна може знаходитися в нерухомому і в рухомому станах. При сушінні в нерухомому стані швидкість руху зерна дорівнює нулю, а швидкість руху агента сушіння менше критичної швидкості частинок зернової маси. Цей принцип використовують в жалюзійних, лоткових, стелажних, камерних сушарках періодичної дії і в установках для активного вентилювання. Основні параметри таких сушарок: температура агента сушіння 35-40° С, тобто нижче гранично допустимої температури нагріву зерна і насіння, знімання вологи 0,5-1,5% за 1 год, витрата теплоти 8000-20000 кДж на 1 кг випаровуваної вологи. Сушарки цього типу мають низький ККД і не забезпечують необхідну рівномірність сушіння. При сушці в рухомому стані швидкість руху зерна більше нуля, а швидкість агента сушіння менше критичної швидкості частинок висушується зернової маси. Цей принцип покладено в основу роботи шахтних, рециркуляційних, барабанних сушарок безперервної дії. Температура агента сушіння в цих сушарках висока, а витрата теплоти складає всього 5000-6000 кДж на 1 кг испаренной вологи. Вони забезпечують швидку і рівномірну сушку зерна і насіння.
1.2 Типи зерносушарок і технологія сушіння
У сільському господарстві в основному застосовуються шахтні і барабанні зерносушарки, які працюють як автономно, так і входять до складу зерносушильних комплексів КЗС. На хлібоприймальних підприємствах також використовуються високопродуктивні рециркуляційні сушарки
Технологія сушіння зерна в шахтних зерносушарках
У сільськогосподарському виробництві для сушіння зерна та насіння найбільш широко використовуються високопродуктивні шахтні зерносушарки СЗШ-8, СЗШ-16 і СЗШ-16А. Сушильна камера сушарок являє собою, вежу, у якої висота в кілька разів перевищує розміри сторін поперечного перерізу. Шахтні сушарки є установками безперервної дії. При сталому режимі роботи зерно безперервно надходить у верхню частину шахти і також безперервно минає з неї у нижній. Зерно рухається за рахунок сили тяжіння і сипучості зернової маси. Агент сушіння рухається поперек потоку зерна (рис.1).
Рис.1.1 Технологічна схема шахтної зерносушарки: 1. шахти; 2. вентилятор; 3. дифузор, 4. напірна камера агента сушіння; І - зерно; ІІ - агент сушіння
Завдяки тому, що шар зерна в шахті кілька розпушений, і зерно при русі повертається в різних напрямках, поліпшується його взаємодія з агентом сушіння і прискорюється вологообмін. Швидкість руху зерна і час перебування його в шахті регулюють за допомогою випускного пристрою. Тривалість перебування зерна в шахті приблизно 40 хвилин, і за один пропуск його вологість знижується на 4-6%.
Щоб сушка зерна проходила у всьому обсязі шахти, її обладнають спеціальними каналами-коробами, які ніби поділяють насип на окремі пласти товщиною 100-150 мм, відповідні товщині зони сушіння. До кожного такого пласту підходить свіжий агент сушіння і після насичення вологою виводиться за межі шахти. У найпростішому вигляді короб являє собою п'ятикутний канал з листового металу з відкритою нижньою гранню. Короба встановлюють в шахті рядами (у шаховому порядку) по всій її висоті. Для кожного короба в стінах шахти вирізане відповідне його перетину отвір, через який підводиться свіжий агент сушіння, і в цьому випадку короб називається підводящим, або відводиться відпрацював агент сушіння - відвідний короб. Вхідні отвори підвідних коробів зазвичай виходять у бік топкового пристрою, а вихідні отвори відвідних коробів - в протилежну. У всіх підвідних і відвідних коробів один торець є глухим. Число підвідних і відвідних коробів зазвичай однакове, і вони чергуються або цілими рядами або в кожному ряду. Важливе технологічне значення шахтних сушарок полягає в тому, що в них можна в широких межах регулювати тривалість знаходження зерна в сушильній камері і досить надійно забезпечувати підтримку заданого температурного режиму сушіння зернової маси.
Завдяки наявності коробів весь обсяг зерна в шахті являє собою зону сушіння, в якій відбувається безперервний процес випаровування вологи, що викликає зниження температури зерна. Отже, в шахтних сушарках температура зерна практично завжди нижче, ніж температура вступника агента сушіння, і тому його можна нагрівати сильніше, ніж в найпростіших камерних сушарках. У результаті з'являється можливість значно інтенсифікувати сушіння зерна без погіршення його якості. Залежно від виду зерна, його вологості, цільового призначення температуру агента сушіння в шахтних сушарках підтримують на рівні 60-120° С.
Дуже зручна в експлуатації і рекомендується для фермерських господарств пересувна шахтна зерносушарка К4-УС2-А продуктивністю 10 т/год, змонтована на шасі автомобільного причепа МАЗ-8925.
У шахтних сушарках складно сушити зерно вологістю вище 25% і особливо вище 30%. Дана зернова маса має погану сипкість і схильна до зависання між коробами. Це збільшує тривалість обробки, перегрів і навіть псування зерна, а іноді загоряння легких органічних домішок. Для поліпшення проходження зерна через шахту його необхідно попередньо очистити від великих соломистого домішок і рослинних залишків. Поліпшенню процесу сушіння сприяє також очищення зернової маси і від дрібних фракцій домішки, що закупорюють міжзернові простору.
Технологія сушіння зерна в барабанних зерносушарках
У сільському господарстві широко використовуються для сушіння зерна стаціонарні барабанні сушарки СЗСБ-8 і СЗСБ-8А продуктивністю 8 т/год, а також пересувні барабанні сушарки СЗПБ-2, 5 продуктивністю 2,5 т/год. Хороші результати дає використання сушарок СБ-1, 5, встановлених на токах господарств в комплексі з агрегатом АВМ-1, 5.
Сушильна камера барабанних зерносушарок виготовляється у вигляді циліндра, що обертається (барабана), що дозволяє успішно сушити засмічений, малосипучий матеріал (рис.2.).
Сушильний барабан обладнаний підйомно-лопатевої системою. Лопаті барабана в процесі обертання захоплюють зерно і піднімають його вгору. Потім зерно вільно зсипається після досягнення ним кута ската. Агент сушіння переміщається уздовж осі барабана і активно взаємодіє з зерном в процесі його пересипання. Завдяки гарному контакту агента сушіння із зерном представляється можливим за більш короткий термін, ніж в шахтних сушарках, видалити 3-5% вологи, використовуючи для цього більш інтенсивний нагрів. Час перебування зерна в барабані 15-20 хвилин. Температура агента сушіння при сушінні зерна насіннєвого призначення повинна бути 100-110° С, а при обробці продовольчого або фуражного зерна 180-250° С.
Рис. 1.2 Барабанна сушарка СЗСБ-84
1 - Топка; 2 - завантажувальна камера, 3 - сушильний барабан, 4 - охолоджувальна колонка
У барабанній сушарці практично не регулюється тривалість сушіння. Час перебування зерна в барабані і швидкість його переміщення по барабану визначаються інтенсивністю потоку агента сушіння і механічним підпором шару зерна, що надходить в барабан. Це серйозний технологічний недолік барабанних сушарок. Для повного висушування зерна підвищеної вологості його пропускають через сушарку кілька разів або використовують послідовно кілька сушарок. Так як зерно в барабані піддається підвищеним температурним і механічним впливам, ці сушарки не рекомендується використовувати для сушіння насіння, схильних розтріскування (горох та інші бобові, кукурудза). Для сушіння насіннєвого зерна краще використовувати шахтні або камерні сушарки.
Технологія сушіння зерна в рециркуляційних зерносушарках
У цих сушарках зерно багаторазово проходить цикли нагріву, відволоження і проміжного охолодження, після чого частина рециркуляційного зерна остаточно охолоджують і направляють до складу. Одночасно з випуском просушеного і охолодженого зерна в сушарку надходить відповідна кількість сирого зерна, так що загальна маса рециркуляційного зерна залишається постійною. Число циклів, які має пройти просушують зерно, залежить від необхідного загального зниження вологості, а також від зниження вологості за один цикл.
У рециркуляційній сушарці зерно в камеру нагрівання рівномірно надходить з бункера з завантажувальним пристроєм і падає у вигляді дощу в потоці агента сушіння, нагрітим до температури 250-350° С. При цьому зерно контактує з таким гарячим агентом сушіння тільки протягом 2-3 с і тому нагрівається до температури не вище 55-60° С. Потім нагріте зерно надходить у бункер для зволоження на 10-12 хвилин, де відбувається вирівнювання температури і частковий перерозподіл вологи між окремими зернами. Після охолодження, видалення частини висушеного зерна і додавання нових порцій сирого зерна нагрівання повторюється. Внаслідок гарного перемішування зернової маси при рециркуляції зерно просушується рівномірно, якість його зберігається, а вологість може бути знижена на 10-12% і більше. І що особливо важливо, не слід перед сушінням формувати партії зерна по вологості, як в шахтних зерносушарках.
1.3 Режими сушіння зерна
Під режимом сушіння слід розуміти рекомендовану температуру агента сушіння і гранично допустиму температуру нагрівання зерна та насіння. Також необхідно контролювати загальну тривалість сушіння і встановлювати число пропусків зерна через сушарку, або циклів сушіння.
Режим сушіння визначається:
– родом і видом зерна і насіння, чи культурою;
– вихідною вологістю зерна та насіння;
– цільовим призначенням і якістю зерна та насіння;
– конструкцією і типом зерносушарки.
Головна складність сушіння зерна полягає в тому, щоб працювати при використанні гранично допустимих температур нагрівання агента сушіння і нагрівання зерна, забезпечити максимальну продуктивність сушарки при повному збереженні якості продукції. Перевищення встановлених температур нагрівання агента сушіння і зерна веде до псування продукції, застосування занадто м'якого режиму обробки знижує продуктивність сушарок.
Температурна стійкість зерна при сушінні визначається, головним чином, температурної стійкістю його білкових речовин. Перевищення допустимої температури нагріву зерна викликає коагуляцію білка, втрату життєвих функцій насіння і здібності їх до проростання, а у зерна пшениці - різке погіршення розтяжності білків ендосперму, зниження кількості і якості клейковини. Насіннєве зерно необхідно сушити при більш м'якому температурному режимі, так як білки зародка менш стійкі до нагрівання і, крім того, зародок знаходиться безпосередньо під оболонкою, прогрівається і висихає в першу чергу. Тому норма виробітку при сушінні насіннєвого зерна порівняно з продовольчим знижується в 2 рази.
Насіння гороху, квасолі та інших культур мають знижену питому поверхню випаровування, що викликає пересушування поверхневих шарів насіння. При їх висушуванні відбувається ущільнення поверхневих шарів насіння, зменшення обсягу. Але так як зменшення обсягу спочатку відбувається лише в периферійних шарах насіння, а внутрішня частина залишається без зміни, це викликає великі фізичні напруги в насінні, і вони розтріскуються, спочатку тільки їх оболонка, а потім і центральна частина. Тому насіння зернобобових культур сушать при більш м'яких температурних режимах, ніж насіння зернових культур. Нагрівання насіння бобових культур не повинен перевищувати 30-35° С. Відповідно знижується і продуктивність сушарок.
Для попередження розтріскування насіння, а також для проведення обробки в найбільш вигідних умовах постійної швидкості сушіння доводиться обмежувати разовий з'їм вологи у більшості типів сушарок в межах 4-6%. У наступний період відволоження в очікуванні повторного пропуску через сушарку в зерні відбувається перерозподіл та вирівнювання вологості між центральною і периферійними частинами.
Це забезпечує при повторній обробці сушку зерна при досить високій швидкості вологовіддачі. Однак обмежений знімання вологи за один пропуск через сушарку різко ускладнює організацію процесу сушіння, змушує тимчасово зберігати недосушене зерно, що часто призводить до його псування. Це серйозний недолік сушарок шахтного та барабанного типу.
2. Вибір засоба розробки
2.1 Нечітка логіка
Найбільш вражаючою властивістю людського інтелекту є здатність приймати правильні рішення в умовах неповної і нечіткої інформації. Побудова моделей, які відтворюють мислення людини і використання їх у комп'ютерних системах на сьогодні є однією з найважливіших проблем науки.
Основи нечіткої логіки було закладено наприкінці 60-х років у працях відомого американського математика Латфі Заде. Дослідження подібного роду було викликано зростаючим незадоволенням експертними системами. "Штучний інтелект", що легко справлявся із задачами керування складними технічними комплексами, був безпорадним в простих життєвих ситуаціях, типу "Якщо машиною перед тобою керує недосвідчений водій - тримайся від неї подалі".
Для створення дійсно інтелектуальних систем, здатних адекватно взаємодіяти з людиною, був потрібен новий математичний апарат, який перекладає і неоднозначні життєві твердження на мову чітких математичних формул.
Першим серйозним кроком в цьому напрямку була теорія нечітких множин, розроблена Заде. Його робота "Fuzzy Sets" з'явилася в 1965 році в журналі "Information and Control". Вона заклала основи моделювання інтелектуальної діяльності людини і стала поштовхом до розвитку нової області науки - "fuzzy logic" (fuzzy - нечіткий, розмитий, м'який).
Існує легенда про те, яким чином була створена теорія "нечітких множин". Один раз Заде мав довгу дискусію зі своїм другом відносно того, чия з дружин є більш привабливою. Термін "приваблива" є невизначеним і в результаті дискусії вони не змогли прийти до єдиної думки. Це змусило Заде сформулювати концепцію, яка здатна представити нечітке поняття типу "приваблива" в числовій формі.
Подальші роботи професора Л. Заде і його послідовників заклали міцний фундамент нової теорії і створили передумови для впровадження методів нечіткого управління в інженерну практику.
Апарат теорії нечітких множин, продемонстрував ряд багатообіцяючих можливостей застосування - від систем керування літальними апаратами до прогнозування підсумків виборів. Але він виявився надмірно складним для втілення, враховуючи наявний на той час рівень технології - і на багато років нечітка логіка зайняла своє місце в ряді інших спеціальних наукових дисциплін.
Зсув центра досліджень нечітких систем вбік практичних застосувань привело до постановки цілого ряду проблем, зокрема:
· Нові архітектури комп'ютерів для нечітких обчислень.
· Елементна база нечітких комп'ютерів і контролерів.
· Інженерні методи розрахунку і розробки нечітких систем керування, тощо.
· Інструментальні засоби розробки.
2.2 Нечіткі множини
Нехай E - універсальна множина, x - елемент E, а R - певна властивість. Звичайна (чітка) підмножина A універсальної множини E, елементи якої задовольняють властивості R, визначається як множина впорядкованої пари A = {mA (х) /х}, де mA (х) - характеристична функція, що приймає значення 1, якщо x задовольняє властивості R, і 0 - в іншому випадку.
Нечітка підмножина відрізняється від звичайної тим, що для елементів x з E немає однозначної відповіді "ні" відносно властивості R. У зв'язку з цим, нечітка підмножина A універсальної множини E визначається як множина впорядкованої пари A = {mA (х) /х}, де mA (х) - характеристична функція приналежності (або просто функція приналежності), що приймає значення в деякій впорядкованій множині M (наприклад, M = [0,1]).
Функція приналежності вказує ступінь (або рівень) приналежності елемента x до підмножини A. Множина M називають множиною приналежностей. Якщо M = {0,1}, тоді нечітка підмножина A може розглядатися як звичайна або чітка множина.
Розглянемо множину X всіх чисел від 0 до 10. Визначимо підмножину A множини X всіх дійсних чисел від 5 до 8. A = [5,8]
Покажемо функцію приналежності множини A, ця функція ставить у відповідність число 1 чи 0 кожному елементу в X, у залежності від того, належить даний елемент підмножині A чи ні. Результат представлений на наступному малюнку:
Рис. 2.1 Функція приналежності множини А
Можна інтерпретувати елементи, яким поставлена у відповідність 1, як елементи, що знаходяться в множині A, а елементи, яким поставлено у відповідність 0, як елементи, що не знаходяться в множині A.
Ця концепція використовується в багатьох областях застосувань. Але можна легко знайти ситуації, в яких даній концепції буде бракувати гнучкості.
2.3 Нечіткі множини в системах керування
Вдалим застосуванням теорії нечітких множин є контролери нечіткої логіки. Їх функціонування дещо відрізняється від роботи звичайних контролерів; для опису системи замість диференційних рівнянь використовуються знання експертів. Ці знання можуть бути виражені за допомогою лінгвістичних змінних, які описані нечіткими множинами.
Загальна структура нечіткого мікроконтролера
Загальна структура мікроконтролера, що використовує нечітку логіку, показана на рис. Вона містить у своєму складі наступні складові:
· Блок фазіфікації.
· База знань.
· Блок рішень.
· Блок дефазіфікації.
Блок фазіфікації перетворює чіткі величини, які виміряні на виході об'єкта керування у нечіткі величини, що описані лінгвістичними змінними в базі знань.
Блок рішень використовує нечіткі умовні (if - then) правила, що закладено в базу знань, для перетворення нечітких вхідних даних в керуючі впливи, які мають також нечіткий характер.
Блок дефазіфікації перетворює нечіткі дані з виходу блоку рішень в чіткі величини, які використовуються для керування об'єктом.
Рис. 2.2 Загальна структура нечіткого мікроконтролера
Всі системи з нечіткою логікою функціонують за одним принципом: показники вимірювальних приладів фазіфікуються (перетворюються в нечіткий формат), обробляються, дефазіфікуються й у вигляді звичайних сигналів подаються на виконавчі пристрої.
Лінгвістична змінна
Лінгвістична змінна - це змінна, яка визначається сукупністю вербальних (тобто словесних) характеристик якоїсь властивості. Сформулюємо більш строге визначення цього поняття.
Лінгвістична змінна, згідно Заде, визначається наступним чином:
, де
- назва лінгвістичної змінної,
- терм-множина її лінгвістичних значень - назв нечітких змінних,
- носій: універсальна множина, яка містить усі можливі результати спостережень або вимірювань, що стосуються досліджуваного об'єкту чи процесу та є областю визначення всіх нечітких змінних,
- синтаксичне правило, яке породжує терми множини Т та включає операції над ними;
- семантичне правило, з використанням якого для кожної нечіткої змінної формується нечітка множина, що є підмножиною носія .
Стосовно нечітких множин, кількісною мірою, що визначає належність елемента множині А є функція належності . Вважається, що для кожного елемента можна задати число , , що виражає ступінь належності цього елемента до нечіткої множини . Якщо , то елемент "чітко" не належить множині А, якщо - "чітко" їй належать. Якщо набуває значення або 0, або 1, то множина , як прийнято говорити, є "чіткою" (класичною) множиною. Характерною ознакою нечіткості множини є наявність хоча б одного елемента з функцією належності, відмінною від 0 або 1. Наведемо визначення нечіткої множини.
Нечітка підмножина множини - це сукупність пар виду (тобто ), де - значення лінгвістичної змінної, - функція, що набуває значення з проміжку [0, 1], .
Функція інтерпретується як ступінь належності елемента множині . Множину - називають ще базовою шкалою лінгвістичної змінної. Функція належності може бути задана аналітично або таблично. Розглянемо найпростіші приклади використання нечітких множин та способи визначення функції належності.
Функціональна схема системи нечіткого керування
Функціональна схема системи автоматичного керування на базі нечіткої логіки (системи керування з нечітким регулятором або системи фазі-управління) наведена на рис.2.3.
Схема складається з пристрою порівняння, нечіткого регулятора HP, об'єкта управління ОУ і ланцюга зворотного зв'язку.
Нечіткий регулятор (фазі-регулятор, fuzzy-controller) включає три основні блоки - блок фазифікації (fuzzyfication), блок формування логічного рішення (inference) і блок дефазифікації (de-fuzzyfication).
Рис.2.3 Функціональна схема системи нечіткого керування
2.4 Нечіткий логічний висновок
Механізм нечітких висновків, що використовується у різного роду експертних і керуючих системах у своїй основі має базу знань, яка формується фахівцями предметної області у вигляді сукупності нечітких предикатних правил типу:
: якщо , тоді ,
: якщо , тоді , (2.1)
-----------------------------------
: якщо x є , тоді ,
де x - вхідна змінна (ім'я для відомих значень даних), y - змінна висновку (ім'я для значення даних, що буде обчислене); - нечіткі множини з функціями ; - нечіткі множини функції належності яких встановлюються в залежності від передумови так, що . Тут - конкретне (чітке) значення вхідної змінної. Приклад подібного правила: Якщо x - низько, то y - високо.
Наведемо більш детальне пояснення. Знання експерта відображає нечітке причинне відношення передумови й висновку, тому його можна назвати нечітким відношенням і позначити через R:
(2.2)
де "" називають нечіткою імплікацією.
Відношення R можна розглядати як нечітку підмножину декартового добутку повної множини передумов X і висновків Y. Таким чином, процес одержання (нечіткого) результату висновку з використанням даного спостереження і знання можна подати у вигляді формули
(2.3)
де "" - композиція нечітких відношень.
Як операцію композиції, так і операцію імплікації в алгебрі нечітких множин можна реалізовувати по-різному (при цьому, природно, буде відрізнятися й підсумковий одержуваний результат), але в кожному разі загальний логічний висновок здійснюється за наступні чотири етапи:
1. Нечіткість (введення нечіткості, фазифікація). Функції належності, які визначені на вхідних змінних , застосовуються до їхніх фактичних значень для визначення ступеня належності нечіткій множині, або, що теж саме, ступеню істинності кожної передумови кожного правила. При цьому заданому значенню ставиться у відповідність значення , яке називають значенням ступеню істиності.
2. Логічний висновок. Використовуючи значення та нечіткі множини висновків для всіх правил виділяють підмножини рівня , функція належності яких визначається наступним способом . При цьому говорять, що у якості логічного висновку використовується операція mіn (МІНІМУМ). Крім цієї операції у якості логічного висновку може використовуватись і операція prod (ДОБУТОК), згідно з якою функція належності підмножини визначається із співвідношення .
3. Композиція. Всі нечіткі підмножини , об'єднуються разом, щоб сформувати одну нечітку підмножину з функцією належності . При цьому говорять, що якості композиції використовується операція max (МАКСИМУМ). У якості композиції нечітких висновків використовується також і операція sum (СУМА): з функцією належності
. (2.4)
4. На закінчення (додатково) може виконуватись операція приведення до чіткості (дефазифікація), яка використовується, коли необхідно перетворити композицію нечітких висновків у чітке число. Існує значна кількість різних методів приведення до чіткості.
Алгоритм Mamdanі
Даний алгоритм відповідає розглянутому прикладу й рис.4.12. У розглянутій ситуації він математично може бути описаний у такий спосіб.
1. Нечіткість: знаходять ступені істинності для передумов кожного правила: .
2. Нечіткий висновок: знаходять рівні "відсікання" для передумов кожного із правил (з використанням операції МІНІМУМ)
, (2.5)
,
де через "" позначена операція логічного мінімуму (mіn), потім знаходять "усічені" функції належності
, (2.6)
.
3. Композиція: з використання операції МАКСИМУМ (max, далі позначуваної як "") виконується об'єднання знайдених усічених функцій, що приводить до одержання підсумкової нечіткої підмножини для змінної виводу з функцією належності
(2.7)
3. Нарешті, приведення до чіткості (для знаходження ) проводиться, наприклад, центроїдним методом.
Алгоритм Tsukamoto
Вихідні посилки - як в алгоритмі Mamdanі, але в цьому випадку передбачається, що функції і є монотонними.
1. Перший етап - такої ж, як в алгоритмі Mamdanі.
2. На другому етапі спочатку знаходять (як в алгоритмі Mamdanі) рівні "відсікання" і , а потім, розв'язуючи рівняння
, , (2.8)
чіткі значення ( і ) для кожного з вихідних правил.
3. Визначається чітке значення змінної виводу (як зважене середнє і ):
. (2.9)
У загальному випадку (дискретний варіант центроїдного методу)
. (2.10)
2.5 Методи приведення до чіткості
1. Перший максимум (Fіrst-of-Maxіma).
Чітка величина змінної виводу визначається як найменше значення, при якому досягається максимум підсумкової нечіткої множини, тобто (рис.4.15а)
. (2.11)
2. Середній максимум (Mіddle-of-Maxіma). Чітке значення визначається за формулою
. (2.12)
де G - підмножина елементів, які максимізують С (рис.4.15б).
Дискретний варіант (якщо С дискретне):
. (2.13)
Рис. 2.4 Ілюстрація до методів приведення до чіткості: а - перший максимум; б - середній максимум
3. Критерій максимуму (Max-Crіterіon). Чітке значення вибирається довільно серед множини елементів, що доставляють максимум С, тобто
. (2.14)
4. Висотна дефазифікація (Heіght defuzzіncatіon). Елементи області визначення , для яких значення функції належності менше, ніж деякий рівень у розрахунок не приймаються, і чітке значення розраховується за формулою
, (2.15)
де - нечітка множина -рівня (див. вище).
2.6 Переваги нечітких систем
Можливість оперувати вхідними даними, заданими нечітко: наприклад, дані, які неперервно змінюються в часі (динамічні задачі), значення, що неможливо задати однозначно (результати статистичних опитувань, рекламні компанії);
Можливість нечіткої формалізації критеріїв оцінки і порівняння: оперування критеріями "більшість", "можливе", переважно" тощо.;
Можливість проведення якісних оцінок як вхідних даних, так і виведених результатів: значення даних, їх ступень достовірності (не плутати з імовірністю!) та її розподілом;
Можливість проведення швидкого моделювання складних динамічних систем та їх порівняльний аналіз із заданим ступенем точності: оперуючи принципами поведінки системи, описаними fuzzy-методами: можна швидко з'ясувати точні значення змінних і скласти правила, що їх описують, можна оцінити різні варіанти вихідних значень.
2.7 Застосування нечітких систем
Сьогодні елементи нечіткої логіки можна знайти в багатьох промислових виробах - від систем керування електропоїздами і бойовими вертольотами до побутової техніки. Без застосування нечіткої логіки немислимі сучасні ситуаційні центри керівників західних країн, в яких приймаються ключові політичні рішення і моделюються всілякі кризові ситуації.
Активними споживачами нечіткої логіки є банкіри і фінансисти, а також фахівці в області політичного й економічного аналізу, задачі яких вимагають щоденного прийняття правильних рішень у складних умовах непередбаченого ринку. Вони використовують нечіткі системи для створення моделей різних економічних, політичних, біржових ситуацій.
Слідом за фінансистами, когнітивними нечіткими схемами зацікавилися промислові гіганти США. Motorola, General Electric, Otis Elevator, Pacific Gas & Electric, Ford і інші на початку 90-х почали інвестувати в розробку виробів, що використовують нечітку логіку. Маючи солідну фінансову "підтримку", фірми, що спеціалізуються на нечіткій логіці, отримали можливість адаптувати свої розробки для широкого кола застосувань.
2.8 Опис середовища розробки matlab
Система MATLAB (скорочення від англ. Маtrix LАВoratory - матрична лабораторія) являє собою інтегроване програмне середовище для виконання чисельних розрахунків, комп'ютерного моделювання та обчислювальних експериментів, що охоплюють в тому чи іншому обсязі різні області класичної і сучасної математики, а також найширший спектр інженерних додатків.
Архітектурно система МАTLAB складається з базової програми і декількох десятків так званих пакетів розширення, які у своїй сукупності забезпечують виключно широкий діапазон вирішуваних завдань. Інтеграція всіх цих коштів в єдиному робочому середовищі забезпечує необхідну гнучкість використання сотень вбудованих функцій, що реалізують різноманітні математичні процедури та обчислювальні алгоритми.
Нечітке моделювання в середовищі MATLAB здійснюється з використанням пакета розширення Fuzzy Logic Toolbox, в якому реалізовані десятки функцій нечіткої логікі і нечіткого виводу.
2.9 Процес нечіткого моделювання в маtlab
Для реалізації процесу нечіткого моделювання в середовищі МАTLAB призначений спеціальний пакет розширення Fuzzy Logic Toolbox. У рамках цього пакету, який розташований в папці C: \ MATLAB6pl \ toolbox \ fuzzy (якщо система МАTLAB встановлена ??за замовчуванням на диску С:), користувач може виконувати необхідні дії з розробки та використання нечітких моделей в одному з наступних режимів:
– В інтерактивному режимі за допомогою графічних засобів редагування і візуалізації всіх компонентів систем нечіткого виводу;
– У режимі команд за допомогою введення імен відповідних функцій з необхідними аргументами безпосередньо у вікно команд системи MATLAB.
3. Розробка моделі нечіткого керування шахтною зерносушаркою
Всі системи з нечіткою логікою функціонують за одним принципом: показання вимірювальних приладів (статистики) фазіфікуються (переводяться в нечіткий формат), обробляються (розробляються правила виводу), дефазіфікуються (у вигляді звичних сигналів подаються на виконавчі пристрої) (Рис. 3.1.).
Рис. 3.1 Функціональна схема з нечіткою логікою
3.1 Структура нечіткого логічного регулятора
Алгоритм нечіткого управління складається з перетворення вхідних змінних нечіткого логічного регулятора в його вихідні змінні за допомогою таких взаємопов'язаних процедур: перетворення нечітких множин вхідних фізичних змінних нечіткого регулятора, одержуваних від вимірювальних датчиків з об'єкта управління в безрозмірні змінні; обробки логічних висловлювань щодо безрозмірних вхідних і вихідних змінних нечіткого регулятора; перетворення вихідних безрозмірних змінних нечіткого регулятора у фізичні керуючі змінні. Визначення керуючих впливів складається з чотирьох основних етапів (Рис. 3.2):
Рис. 3.2 Структура нечіткого логічного регулятора
1) Отримання відхилення;
2) Перетворення значення відхилення до нечіткого увазі, такому як "великий", "середній";
3) Оцінка вхідного значення за заздалегідь сформульованим правилам прийняття рішення за допомогою композиційного правила виведення;
4) Обчислення детермінованого виходу, необхідного для регулювання процесу.
Нечіткий алгоритм є алгоритмом логічного зв'язку, яка описує об'єкт управління в термінах "вхід-вихід" у формі висловлювань "якщо-то". Сукупність висловлювань називається правилами. Вхід нечіткого регулятора називається умовою правила, а його вихід - висновком правила.
Логічна обробка правил у нечіткому регуляторі складається з двох частин:
1) Обробка умов кожного правила, з'єднаних логічним І, і знаходження для кожного правила мінімального рангу вхідних змінних нечіткого регулятора (виходи об'єкта управління), за якими визначаються ранги висновків правил для одного з виходів нечіткого регулятора;
2) Обробка висновків для всіх правил, з'єднаних логічним АБО, для кожного фіксованого ідентифікатора і знаходження максимального рангу вихідної змінної нечіткого регулятора для цього ідентифікатора.
Існують чотири способи складання правил нечіткого управління, тобто проектування нечітких регуляторів:
1) На основі знань і досвіду експерта;
2) Шляхом створення моделі дій оператора;
3) Шляхом навчання;
4) На основі нечіткої моделі обладнання.
Особливості нечіткого управління полягають у наступному.
По-перше, правила нечіткого управління, будучи умовними висловлюваннями типу "якщо-то", є логічними і реалізуються через механізм логічних висновків. Для реального устаткування це не тільки використання при управлінні повної інформації на відміну від класичної теорії управління, але й зміна режимів управління залежно від різних умов (часу, значення параметрів і т.д.).
По-друге, здійснюється паралельне управління. При нечіткому управлінні можна успішно справлятися з усім різноманіттям цілей і навіть зі взаємно суперечать цілями.
По-третє, можна організувати управління у вигляді діалогу з оператором. За рахунок навчання оператор може покращувати здатності нечіткого регулятора.
3.2 Фазіфікація даних
Основними керуючими впливами (вхідними координатами об'єкта (Рис. 3.2.)) є:
кількість тепла, що надходить Q (зазвичай це тепло від калорифера);
кількість свіжого повітря, що надходить L.
Рис. 3.2 Модель шахтної зерносушарки
Власне процес сушіння (зменшення вмісту вологи матеріалу, що висушується) може бути описаний рівнянням:
(3.1.)
де: х = u - uр - параметр стану об'єкта (надлишкова вологовмісткість), dx / dt - швидкість зміни вмісту вологи; с - коефіцієнт сушіння (залежить від конструкції сушарки). В якості вхідних величин використовується неузгодженість (відхилення від норми) між заданою і поточною вологістю зерна, яка вимірюється вологоміром, встановленим усередині зерносушарки (x), і першої похідної цього неузгодженості. Значення необхідної вологості знаходиться на середині діапазону вимірювання датчика. Відхилення вологості (помилка регулювання) x знаходиться в діапазоні від мінус 15 до плюс 15%. Для переходу до нечіткої змінної по відхиленню вологості приймемо одну з стандартних форм функцію приналежності з п'ятьма термами: сильно зменшити (СМ), зменшити (М), норма (Н), збільшити (В) і сильно збільшити (СВ). (Рис. 3.3.)
Рис. 3.3 Графіки функцій належності для термів вхідної змінної "Відхилення вологості"
Щоб більш якісно керувати процесом сушіння, обчислюється також швидкість зміни вологості dx / dt, яка може приймати значення від мінус 15 до плюс 15 одиниць. Для переходу до нечітких змінним швидкості зміни вологості приймемо стандартну форму функції приналежності з трьома термами: зменшити (М), норма (Н) і збільшити (В). (Рис.3.4.)
Рис. 3.4 Графіки функцій належності для термів вхідної змінної "Швидкість зміни вологості dx / dt"
Для підтримки заданої вологості за допомогою зміни температури повітря, що подається, використовуємо калорифер, керуючий сигнал на який надходить з виходу регулятора температури. Споживана потужність Р калорифера пропорційно пов'язана із зміною температури, тому висловимо керуючий сигнал в одиницях потужності в діапазоні від 0 до 4000 Вт У лінгвістичних змінних нечіткої логіки управління температурою повітря, що подається (потужністю калорифера) представимо п'ятьма термами: сильно зменшити (СМ), зменшити (М), норма (Н), збільшити (В) і сильно збільшити (СВ). (Мал. 3.5.)
Рис. 3.5 Графіки функцій належності для термів вихідної змінної "Потужність калорифера"
Значення потужностей калорифера:
Р1 = 250;
Р2 = 1000;
Р3 = 2000;
Р4 = 3000;
Р5 =3700.
3.3 Побудова бази нечітких правил
База правил системи нечіткого висновку являє собою кінцеву множину правил нечітких продукцій, узгоджених щодо використовуваних в них лінгвістичних змінних. Для запису правил будемо використовувати наступні символічні визначення (Табл. 3.1, Табл. 3.2, Табл. 3.3):
Табл. 3.1 Символічні визначення вологості зерна
|
Символічне визначення |
Опис |
|
|
СМ |
Дуже мала вологість |
|
|
М |
Мала вологість |
|
|
Н |
Нормальна вологість |
|
|
В |
Висока вологість |
|
|
СВ |
Дуже висока вологість |
Табл. 3.2 Символічні визначення швидкості зміни вологості зерна
|
Символічне визначення |
Опис |
|
|
М |
Вологість зменшується |
|
|
Н |
Вологість не змінюється |
|
|
В |
Вологість збільшується |
Табл. 3.3 Символічні визначення потужності калорифера
|
Символічне визначення |
Опис |
|
|
СМ |
Дуже мала потужність |
|
|
М |
Мала потужність |
|
|
Н |
Середня потужність |
|
|
В |
Висока потужність |
|
|
СВ |
Дуже висока потужність |
Сукупність усіх правил зручно представити у вигляді таблиці, в якій стовпці відповідають умовам одного параметра, рядки - умовам іншого параметра, а на їх перетинах записуються висновки, відповідні цим умовам. (Мал. 3.6.)
Табл. 3.4 Таблиця нечітких правил
|
Отклонение влажности, x |
Скорость изменения влажности, dx/dt |
|||
|
М |
Н |
В |
||
|
СМ |
СМ |
М |
Н |
|
|
М |
СМ |
М |
Н |
|
|
Н |
М |
Н |
В |
|
|
В |
Н |
В |
СВ |
|
|
СВ |
Н |
В |
СВ |
У цьому завданню система нечіткого висновку буде містити 15 правил нечітких продукцій такого вигляду:
1) Якщо x = СМ та dx/dt = М, то P = СМ;
2) Якщо x = СМ та dx/dt = Н, то P = М;
3) Якщо x = СМ та dx/dt = В, то P = Н;
4) Якщо x = М та dx/dt = М, то P = СМ;
5) Якщо x = М та dx/dt = Н, то P = М;
6) Якщо x = М та dx/dt = В, то P = Н;
7) Якщо x = Н та dx/dt = М, то P = М;
8) Якщо x = Н та dx/dt = Н, то P = Н;
9) Якщо x = Н та dx/dt = В, то P = В;
10) Якщо x = В та dx/dt = М, то P = Н;
11) Якщо x = В та dx/dt = Н, то P = В;
12) Якщо x = В та dx/dt = В, то P = В;
13) Якщо x = СВ та dx/dt = М, то P = Н;
14) Якщо x = СВ та dx/dt = Н, то P = СВ;
15) Якщо x = СВ та dx/dt = В, то P = СВ;
3.4 Розробка системи нечіткого виводу за допомогою Fuzzy Tech
Розробку нечіткої моделі будемо виконувати в графічному середовищі за допомогою графічних засобів MATLAB. Для цього визначимо змінні, які описані вище. Вид графічного інтерфейсу представлений на Рис. 3.6.
Рис. 3.6 Графічний інтерфейс FIS
Оставимо без змін тип нечіткої системи висновку, запропонований системою MATLAB за замовчуванням, оскільки будемо використовувати систему нечіткого висновку типу Мамдані.
Далі слід визначити функції приналежності термів для кожної зі змінних нечіткого висновку. Інтерфейс редактору кожної функції приналежності представлений на Рис. 3.7 - 3.9.
Рис. 3.7 Функція належності вхідної лінгвістичної змінної "Відхилення вологості, x"
Рис. 3.8 Функція належності вхідної лінгвістичної змінної "Швидкість зміни вологості, dx/dt"
Рис. 3.9 Функція належності вихідної лінгвістичної змінної "Потужність калорифера, P"
...Подобные документы
Основні поняття теорії нечіткої логіки. Прогнозування економічних процесів та курсу валюти на фінансовому ринку. Системи та алгоритми нечіткого виводу. Адаптивні системи нейро-нечіткого виводу. Процес розробки і перевірки нечіткої моделі гібридної мережі.
курсовая работа [3,1 M], добавлен 19.06.2014Визначення множини вхідних та вихідних лінгвістичних змінних нечіткої системи керування змішувачем. Аналіз побудови системи нечіткого виведення, розгляд його етапів, аналіз наукового та технічного застосування. Аналітичне рішення тестового прикладу.
курсовая работа [412,6 K], добавлен 17.05.2012Використання баз даних та інформаційних систем. Поняття реляційної моделі даних. Ключові особливості мови SQL. Агрегатні функції і угрупування даних. Загальний опис бази даних. Застосування технології систем управління базами даних в мережі Інтернет.
курсовая работа [633,3 K], добавлен 11.07.2015Розробка майбутніх програмних продуктів, управління їх вихідним кодом. Концепція та моделі надання послуг хмарних обчислень. Особливості використання системи управління версіями Git. Технологія командної роботи над проектом конфігураційного управління.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 24.07.2014Аналіз систем відеоспостереження, їх характеристики та область застосування. Структура керування системою. Аналогові та цифрові системи відеоспостереження. Послідовність дій по реалізації, розробка програмної системи. Тестування програмного забезпечення.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 24.11.2012Середовище Delphi як засіб розробки комп'ютерних систем для роботи з базами даних. Основи технології ADO та особливості її застосування в Delphi. Опис та етапи розподілу інформаційних потоків на виробничій дільниці автоматики аглодоменного виробництва.
дипломная работа [1,9 M], добавлен 26.10.2012Аналіз областей застосування та технічних рішень до побудови систем керування маніпуляторами. Виведення рівнянь, які описують маніпулятор як виконавчий об’єкт керування. Зв’язок значень кутів акселерометра з формуванням сигналів управління маніпулятором.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 26.07.2013Аналіз відомих підходів до проектування баз даних. Ієрархічна, мережева та реляційна моделі представлення даних, їх особливості. Концептуальне проектування: приклад документів, побудова ER-діаграми, модель "сутність-зв'язок". Побудова фізичної моделі.
курсовая работа [541,5 K], добавлен 29.01.2013Розробка бази даних для меблевої фірми. Обстеження і аналіз предметної області та побудова концептуальної, логічної та фізичної моделі цієї бази даних. Використання мови програмування Visual Basic при написанні програмного коду, що обслуговує базу даних.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 24.10.2010Вибір первинних вимірювальних перетворювачів та виконавчих механізмів, мікропроцесорних засобів автоматизації. Розробка блок-схеми системи автоматичного керування, програми функціонування вибраних засобів, принципових електричних схем зовнішніх з’єднань.
курсовая работа [176,5 K], добавлен 08.03.2015Програмне забезпечення та шляхи автоматизації інформаційної системи управління школи. Побудова імітаційної моделі управлінських процесів за допомогою ППЗ MS Project. Розробка бази даних "Школа". Дослідження автоматизованого робочого місця секретаря.
курсовая работа [210,9 K], добавлен 10.11.2012Узагальнена структурна схема інформаційної системи та алгоритми її роботи. Проект бази даних. Інфологічне проектування і дослідження предметної області. Розробка інфологічної моделі предметної області. Розробка композиційної, логічної системи бази даних.
курсовая работа [861,7 K], добавлен 21.02.2010Визначення та опис бази даних, її структура та зміст головних компонентів, вимоги та напрямки застосування, сторони-учасники, інформаційне забезпечення. Системний аналіз за вхідною та вихідною документацією, побудова ER-моделі, реалізація сутностей.
курсовая работа [586,1 K], добавлен 02.07.2015Тривимірна модель мобільного робота. Алгоритмізація моделі та її програмної реалізації з використанням бібліотек MFC та OpenGL. Розробка програмного забезпечення. Середовище розробки проекту Microsoft Visual Studio 2010. Керування рухами маніпулятора.
курсовая работа [462,9 K], добавлен 03.04.2014Автоматизовані інформаційні системи: поняття та внутрішня структура, розробка її інфологічної, даталогічної та програмувальної моделі. Застосування мови UML до проектування інформаційної системи. Етапи налагодження та тестування розробленої програми.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 26.09.2015Розробка структурної схеми системи управління, головні вимоги до основних елементів. Обґрунтування та вибір елементної бази. Блок-схема алгоритму і програми реалізації закону управління (лістинг програми). Зміст програми керування мікроконтроллером.
курсовая работа [170,7 K], добавлен 28.08.2012Специфіка та процес розробки ігрового застосування до мобільного пристрою. Діаграма послідовності варіантів використання, класів, таблиці. Середовище розробки NetBeans IDE. Рекомендації по встановленню та налаштуванню гри "Астероїди", текст застосування.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 21.01.2013Історія розробки систем управління базами даних. Принципи проектування баз даних. Розробка проекту "клієнт-серверного" додатку, який гарантує дотримання обмежень цілісності, виконує оновлення даних, виконує запити і повертає результати клієнту.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 22.04.2023Основні підходи до проектування баз даних. Опис сайту Інтернет-магазину, характеристика його підсистем для обробки анкет і запитів користувачів. Розробка концептуальної, інфологічної, даталогічної, фізичної моделей даних. Побудова ER-моделі в CASE-засоби.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 01.02.2013Розробка структури бази даних. ER-моделі предметної області. Проектування нормалізованих відношень. Розробка форм, запитів, звітів бази даних "Автосалон". Тестування роботи бази даних. Демонстрація коректної роботи форми "Додавання даних про покупців".
курсовая работа [4,0 M], добавлен 02.12.2014
