Реферат 11
Обозначения и сокращения 12
Введение 17
1 Анализ принципов построения нечетких регуляторов 19
1.1 Основы теории нечеткой логики 19
1.1.1 Понятие нечеткого множества и его основные свойства 19
1.1.2 Нечеткая логика и ее основные свойства (нечеткие выводы). 24
1.2 Структура и принцип работы нечеткого регулятора 32
2 Анализ корректирующих устройств систем автоматического управления39
2.1 Линейные корректирующие устройства 40
2.1.1 Дифференцирующее корректирующее устройство 40
2.1.2 Интегрирующие корректирующие устройства 42
2.1.3 Интегро-дифференцирующие корректирующие устройства .. 44
2.2 Нелинейные корректирующие устройства 45
2.3 Псевдолинейные корректирующие устройства 48
2.3.1 Корректирующие устройства с амплитудным подавлением. . 49
2.3.2 Корректирующие устройства с фазовым опережением 51
2.3.3 Корректирующие устройства с раздельными каналами для
амплитуды и фазы 53
2.4 Выбор корректирующих устройств 55
3 Исследование свойств псевдолинейных корректирующих устройств 57
3.1 Исследование свойств псевдолинейного корректирующего устройства с амплитудным подавлением 57
3.1.1 Анализ свойств ПКУ при изменении постоянной времени объекта регулирования 57
3.2.2 Анализ свойств ПКУ при изменении времени запаздывания
объекта управления 60
3.2 Исследование свойств псевдолинейного корректирующего устройства с фазовым опережением 64
3.2.1 Анализ свойств ПКУ при изменении постоянной времени объекта
регулирования 64
3.2.2 Анализ свойств ПКУ при изменении времени запаздывания
объекта управления 67
4 Разработка и исследование в среде Matlab свойств системы управления с нечетким регулятором 70
4.1 Выбор метода настройки ПИД регулятора 70
4.1.1 Г рафические методы 70
4.1.2 Аналитические методы 73
4.1.3 Методы, основанные на правилах 74
4.1.4 Оптимизационные методы 76
4.2 Выбор критерия качества регулирования 77
4.3 Исследование САР с нечетким псевдолинейным корректирующим
устройством с фазовым опережением 78
4.4 Рекомендация по использованию нечетких корректирующих устройств. 86 5 Программная реализация регулятора в среде ISAGRAF для промышленного
контроллера КРОСС-500 88
5.1 Программный пакет Isagraf 88
5.2 Программа для системы автоматического регулирования с нечетким регулятором 92
6 Социальная ответственность 96
6.1 Производственная безопасность 96
6.1.1 Отклонение параметров микроклимата 97
6.1.2 Недостаточность освещения 97
6.1.3 Повышенный уровень шума
6.1.4 Повышенные уровни электромагнитного поля 99
6.1.5 Электрический ток 100
6.2 Экологическая безопасность 101
6.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 101
6.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ... 103
7 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 106
7.1 Организация и планирование работ 106
7.1.1 Продолжительность этапов работ 107
7.1.2 Расчет накопления готовности работ 110
7.2 Расчет сметы затрат на создание макета КУ 111
7.2.1 Расчет затрат на материалы 111
7.2.2 Расчет основной заработной платы 111
7.2.3 Расчет отчислений от заработной платы 112
7.2.4 Расчет затрат на электроэнергию 113
7.2.5 Расчет амортизационных расходов 114
7.2.6 Расчет прочих расходов 115
7.2.7 Расчет общей себестоимости разработки 115
7.2.8 Прибыль 115
7.2.9 НДС 115
7.2.10 Цена разработки НИР 116
7.3 Оценка экономической эффективности проекта 116
7.3.1 Оценка научно-технического уровня НИР 116
Заключение 120
Conclusion 121
Список использованных источников 122
Приложение А Реализация нечеткого корректирующего устройства в системе ISaGRAF на языке FBD 125
Приложение Б Программный код, написанный на языке ST 127
Приложение В Fuzzy logic theory basics 128
Как и любые другие технические устройства, системы автоматического регулирования (САР) должны удовлетворять целому ряду требований, таким как быстродействие, точность регулирования и управления. Поэтому одной из важнейших задач при проектировании подобных систем является выбор структурной схемы, а также параметров элементов, которые могут обеспечить требуемые показатели качества.
В настоящее время большинство САР строятся на базе ПИД-регуляторов. Данный регулятор хорошо справляется со своими функциями при статических параметрах объекта управления САР. Однако существует ряд задач, где необходимо применение систем с динамическими параметрами, то есть изменяющимися с течением времени. В подобных случаях можно использовать ПИД-регуляторы, параметры которых подстраиваются в процессе работы. Для настройки параметров такого регулятора требуется или идентификация объекта управления, или использование методов, основанных на вычислениях по кривой переходного процесса. Эти подходы требуют значительного времени для настройки, что усложняет реализацию данных систем.
Для повышения качества систем также используются корректирующие устройства, которые позволяют изменять соответствующие характеристики в зависимости от требований, предъявляемых системе. С помощью внедрения в САР корректирующих устройств можно добиться повышения точности системы, необходимого запаса устойчивости и улучшения качества переходных процессов в целом.
Однако в условиях неопределенности и неполноты знаний об объекте, а также при необходимости создания систем автоматического управления (САУ) для сложных технологических объектов формальные классические методы теории управления могут оказаться неэффективными. Поэтому в настоящее время все большее распространение получают нечеткие регуляторы и системы управления с нечеткой логикой.
Настоящая выпускная квалификационная работа посвящена исследованию и программной реализации нечеткого регулятора на основе псевдолинейного корректирующего устройства с фазовым опережением.
В ходе выполнения работы были проанализированы основные виды корректирующих устройств. В качестве корректирующих устройств были выбраны псевдолинейные устройства с фазовым опережением и амплитудным подавлением, так как у них отсутствует жесткая связь между амплитудными и фазовыми характеристиками, а их эквивалентные амплитудно-фазовые характеристики не зависят от амплитуды входного сигнала и являются только функциями частоты.
Свойства выбранных КУ были проанализированы в системах автоматического управления с объектами второго порядка, параметры которых меняются во времени. Моделирование показало, что улучшение качества САУ зависит от параметров данных корректирующих устройств.
В работе рассмотрены основы теории нечеткой логики, а также принципы построения нечетких систем управления. На основе изученных материалов и проведенном анализе в пакете Matlab Simulink была создана модель псевдолинейного корректирующего устройства, подстройка которого осуществляется с использованием аппарата нечеткой логики. Проведено исследование свойств САР с нечетким корректирующим устройством объектом управления второго порядка. Результаты исследования показали, что применение данного корректирующего устройства позволяет улучшить качество САР при изменении параметров объекта управления.
Полученная модель нечеткого псевдолинейного корректирующего устройства с фазовым опережением была реализована на промышленном контроллере КРОСС-500.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
