Введение 11
1 Основы теории нечетких множеств, нечеткой логики и структуры систем
автоматического регулирования с нечеткими регуляторами 13
1.1 Понятие нечеткого множества его характеристики и его основные
свойства 13
1.2 Лингвистические переменные и нечеткие числа 21
1.3. Нечеткая логика и ее основные свойства 29
1.4 Методы фазификации (приведения к нечеткости) и дефазификации
(приведения к четкости) 38
1.5 Структуры систем автоматического регулирования с нечеткими
регуляторами 46
2 Архитектура, технические характеристики и функциональные возможности
контроллера КРОСС 54
2.1 Назначение, состав и архитектура контроллера 54
2.2 Технические характеристики контроллера 57
2.3 Функциональные возможности контроллера 61
2.4 Система программирования контроллера 64
3 Структурная схема лабораторного комплекса, схема внешних соединений. 67
3.1 Структурная схема комплекса 67
3.2 Краткое описание аналогового вычислительного комплекса АВК-6 ... 69
3.2.1 Назначение АВК-6 69
3.2.2 Общие характеристики и состав комплекса 69
3.2.3 Конструкция комплекса 69
3.3. Схема внешних соединений 70
4 SCADA-система Master SCADA 73
4.1 Назначение SCADA-систем, виды SCADA-систем 73
4.2 Отличительные особенности пакета программ MasterScada 75
5 ПРОГРАММНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 79
5.1 Цифровые регуляторы, построенные на нечеткой логике 79
5.1.1 Структура нечеткого регулятора 79
5.1.2 Нечеткая логика и ее основные свойства 79
5.1.3 Методы фазификации и дефазификации 79
5.1.4 Структура лабораторного комплекса 79
5.1.5 Система программирования контроллера 80
5.1.6 Scada-система MASTER SCADA 80
5.1.7 OPC-Сервер 80
5.1.8 Описание программы 81
5.1.9 Задание 81
5.1.10 Содержание отчета 82
5.1.11 Контрольные вопросы 82
5.2 Нечеткий П-регулятор 83
5.2.1 Нечеткая логика и ее основные свойства 83
5.2.2 Структура САР с нечетким П-регулятором 83
5.2.3 Программа реализации нечеткого П-регулятора в системе
программирования контроллеров Isograf 83
5.2.4 Задание 83
5.2.5 Содержание отчета 84
5.2.6 Контрольные вопросы 84
5.2.7 Методические указания по установке связи с контроллером и
настройке прожектора 84
6 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность 86
и ресурсосбережение 86
6.1 Организация и планирование работ 86
6.1.1 Продолжительность этапов работ 87
6.1.2 Расчет накопления готовности проекта 92
6.2 Расчет сметы затрат на выполнение проекта 93
6.2.1 Расчет затрат на материалы 94
6.2.2 Расчет заработной платы 94
6.2.3 Расчет затрат на социальный налог 96
6.2.4 Расчет затрат на электроэнергию 96
6.2.5 Расчет амортизационных расходов 97
6.2.6 Расчет прочих расходов 98
6.2.7 Расчет общей себестоимости разработки 99
6.2.8 Расчет прибыли 99
6.2.9 Расчет НДС 100
6.2.10 Цена разработки НИР 100
6.3 Оценка экономической эффективности проекта 100
7 Социальная ответственность 101
7.1 Производственная безопасность 101
7.2 Анализ выявленных вредных факторов при разработке и эксплуатации
проектируемого решения 101
7.3 Анализ выявленных опасных факторов при разработке и эксплуатации
проектируемого решения 103
7.4 Экологическая безопасность 105
7.5 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 107
7.6 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности. .. 108
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 110
CONCLUSION 111
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 112
Приложение А «Методические указания к выполнению лабораторной работы
«Цифровые регуляторы, построенные на нечеткой логике» 114
Приложение Б «Программа реализации нечеткого ПИ-регулятора» 151
Приложение В «Методические указания к выполнению лабораторной работы «Нечеткий П-регулятор» 155
Одной из основных задач при проектировании систем автоматического регулирования (САР) является выбор структурной схемы, параметров отдельных устройств и способов их технической реализации, обеспечивающих высокие требования в отношении качества.
В системах автоматического регулирования объектами управления, у которых свойства и параметры могут изменяться в течении времени, необходимо обеспечивать показатели качества регулирования, такие как: затухание, перерегулирование, интегральный квадратичный критерий качества. В теории автоматического управления имеется несколько подходов, которые позволяют решить задачу качественного управления объектами, имеющими переменные и неопределенные параметры. Основной подход основывается на применении обычных ПИД - регуляторов.
Но, так как классический ПИД - регулятор обеспечивает управление при небольшом диапазоне изменения параметров объекта управления, при которых он сохраняет работоспособность и обеспечивает необходимый уровень качества регулирования, то необходимо применение других методов для обеспечения качественного регулирования системы.
В данной работе рассматривается альтернативный подход к решению вопроса обеспечения требуемого качества системы автоматического регулирования с нестационарными объектами, который заключается в использовании нечетких регуляторов.
Основной идеей данных регуляторов является использование аппарата нечеткой логики для подстройки параметров ПИД-регулятора.
Настоящий проект выполнен на кафедре Автоматики и компьютерных систем Томского политехнического университета и посвящен разработке программно-методического обеспечения для изучения цифровых регуляторов, построенных на нечеткой логике.
Целью использования программно-методического обеспечения является получение знаний по разработке нечетких регуляторов и получение практических навыков их программной реализации.
В результате выполнения данной выпускной квалификационной работы было создано программно методическое обеспечение для изучения цифровых регуляторов, построенных на нечеткой логике.
В процессе работы были изучены основы нечеткой логики, принципы построения нечетких регуляторов, состав языка программирования FBD в системе ISaGRAF, проведено ознакомление со SCADA-системой Master SCADA. В результате разработано программно-методическое обеспечение по выполнению двух лабораторных работ, целью выполнения которых является получение знаний по разработке нечетких регуляторов и получение практических навыков их программной реализации.
Методическое обеспечение предназначено для выполнения лабораторных работ по учебному курсу “Автоматизированное управление в технических системах” студентами, обучающимися по направлению 27.04.04- “Управление в технических системах” кафедры автоматики и компьютерных систем Томского политехнического университета.