Введение
1 Современное состояние развития технологий испытаний ДВС.... 7
1.1 Автоматизированные испытания ДВС. Анализ технологических
процессов испытаний ДВС 7
1.1.1 Виды испытаний ДВС 7
1.1.2 Структура АСИ ДВС 10
1.2 Нечёткая логика и искусственные интеллектуальные системы 12
1.2.1 Нечёткая логика в системах управления 16
1.2.2 Применение нечёткой логики в промышленности 19
1.2.2.1 Управление ДВС 19
1.2.2.2 Применение нечеткой логики в автомобилестроении 24
1.3 Применение искусственных интеллектуальных систем в АСИ ДВС 25
1.4 Использование ЭС для испытания ДВС 27
2 Разработка структуры интеллектуальной модели испытательного
процесса 27
2.1 Постановка проблемы и принципы ее решения 27
2.2 Декомпозиция технологического процесса испытаний двигателей.. 32
2.3 Понятие лингвистической переменной 37
2.4 Структура АСИ ДВС 39
2.5 Декомпозиция образов в БД 43
2.6 Корректирование управляющего воздействия на основе обратной
связи 46
2.7 Расширение правил нечёткого управления на основе синтаксических 47
и семантических правил
2.8 Выводы 49
3 Выбор метода исследования 51
3.1 Математический аппарат нечёткой логики для АСИ ДВС 51
3.2 Структура и основные принципы работы АСИ ДВС на основе
нечеткой логики 56
3.3 Выбор функции распределения для представления лингвистической
переменной 61
3.4 Расширение правил нечёткого управления на основе синтаксических
и семантических правил 63
3.5 Формирование чёткого вывода на основе алгоритма Сугено 67
3.6 Выводы 68
4 Разработка программного обеспечения, реализующего управление на
основе интеллектуальной системы 70
4.1 Анализ прикладного программного обеспечения для
проектирования интеллектуальных систем 70
4.2 Описание возможностей пакета CubiCalc 71
4.3 Реализация интеллектуальной системы управления испытаниями
ДВС в пакете программ CubiCalc 75
4.3.1. Входные данные и переменные. Меню PROJECT/VARIABLES 76
4.3.2 Задание начальных условий и условий проведения испытаний.... 81
4.3.3. Задание нечётких правил 82
4.3.4 Вывод результатов работы fuzzy engine - управляющего
воздействия на экран 84
4.3.5 Вывод хода результатов работы интеллектуальной системы 88
4.4 Выводы
Заключение 92
Список использованных источников 93
Приложение А Результаты испытаний 94
В процессе создания новых конструкций надежных и экономичных двигателей важное место отводится испытаниям экспериментальных образцов двигателей. Требования, предъявляемые к качеству и эффективности научно-исследовательских и доводочных испытаний, постоянно возрастают. Заключается это, прежде всего, в увеличении количества измеряемых и вычисляемых параметров, повышении точности и частоты их измерения, получении более точных характеристик двигателя.
Двигатели представляют собой сложные технические системы. На всех стадиях жизненного цикла они подвергаются различного рода испытаниям, объем и трудоемкость которых, как показывает практика, непрерывно возрастают.
Одно из наиболее эффективных решений по удовлетворению данных требований — применение на испытательных стендах автоматизированных систем испытаний (АСИ) двигателей.
АСИ позволяет повысить качество и эффективность конструкторских разработок, сократить сроки доводки и усовершенствования двигателей при снижении себестоимости проведения стендовых испытаний.
Объектом управления является испытательный стенд с установленным двигателем и технологическим оборудованием, обеспечивающим проведение испытания. В зависимости от вида испытаний может изменяться как состав взаимодействующего с АСИ оборудования, так и технология проведения испытания.
АСИ, как и любая автоматизированная система управления, состоит из аппаратной и программной частей.
Один или несколько опытных образцов двигателя подвергают заводским длительным доводочным испытаниям. Остальная часть опытной партии может испытываться в условиях эксплуатации. Затем по согласованию с потребителем проводят приемочные, межведомственные или государственные испытания, как правило, на специальных стендах в экспериментальном цехе. В ходе этих испытаний устанавливают соответствие двигателя техническому заданию, требованиям стандартов и технической документации, а также дают оценку его технического уровня. По итогам испытаний утверждается техническая документация для серийного производства двигателя. Однако и после начала выпуска двигателя продолжается изучение опыта эксплуатации, доработка технической документации и дальнейшее совершенствование двигателя с целью поддержания его технического уровня в соответствии с уровнем отечественного и мирового двигателестроения.
Из вышесказанного вытекает цель: повышение эффективности управления технологическим процессом испытаний ДВС, за счёт применения нечёткой логики, для выработки управляющего воздействия
Для автоматизированной подготовки и настройки программного комплекса в данной работе нужно создать обобщённую технологию настройки испытаний ДВС на базе нечёткой логики, которая должна решать следующие задачи:
□ позволять пользователю задать режимы испытания по нескольким параметрам;
□ преобразовать эти режимы в программу управления испытанием;
□ улучшить коэффициент корреляции (выработать управляющее воздействие).
Разработана интеллектуальная система управления испытаниями ДВС на базе нечёткой логики. Рассмотрены инструментальные средства создания ИСУ. Среди них выбрана система CubiCalc как наиболее оптимальная.
Обоснована причина применения к управлению ДВС системы на базе нечёткой логики.
В пакете программ CubiCalc спроектирована ИСУ испытаниями ДВС - путём создания нечётких множеств входных и выходных параметров, а также правил, хранящихся в базе знаний.
Спроектированная ИСУ в пакете CubiCalc выводит графически в режиме эмуляции ход технологического процесса, положение управляющего воздействия, графически отображает выбор нечёткого правила из базы знаний. Также система управления выводит текущие численные значения входных параметров. Текущие численные значения управляющего воздействия отображаются интерактивно и могут записываться в *.log файл.
Спроектированная ИСУ испытаниями ДВС на базе нечёткой логики может быть экспортирована для дальнейшего её использования на низшем уровне (микроконтроллеры) в виде исходных текстов на языке C международного стандарта ANSI, а также в виде *.dll библиотеки.
Поставленная цель достигнута. Эффективность получается за счёт уменьшения хранимой информации (хранятся не данные или математическая модель испытания, а принципы управления). Это позволяет использовать разработанную ИСУ испытаниями ДВС для широкого множества объектов управления и независимо от аппаратной платформы реализации стенда испытаний.
1 Зубков Е.В. Применение математических моделей ДВС при настройке автоматизированных систем испытаний / Е.В. Зубков, В.С. Бахвалова // Материалы докладов VIII Всероссийской конференции молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям, Новосибирск, 27-29 ноября 2007 г.
2 Зубков Е.В. Настройка автоматизированной системы испытнайи ДВС на основе математической модели / Е.В. Зубков, В.С. Бахвалова // Современные проблемы и пути их решения: Сборник научных трудов по материалам международной научно-практической конференции. Том 4. Технические науки - Одесса: Черноморье, 2007. - с. 12-13.
3 Зубков Е.В. Решение обратной задачи определения управляющих
воздействий по математическим моделям ДВС / Е.В. Зубков, В.С. Бахвалова // Проектирование и исследование технических систем: Межвузовский научный сборник. Вып. 10. / Под ред. доктора техн. наук проф. А.Х. Хайруллина. - Набережные Челны: Изд-во Камской государственной инженерно-экономической академии, 2007. - с. 24-27
4 Зубков Е.В. Моделирование режимов работы ДВС с целью получения их переходных характеристик / Е.В. Зубков, А.А. Макушин, В.С. Бахвалова // Автомобильная промышленность. - М.: Машиностроение. 2009. - №5. - с. 37-39.
5 Зубков Е.В. Правила, функции и схемы формирования моделей режимов испытаний автотракторных ДВС / Е.В. Зубков, А.А. Макушин, А.Н. Илюхин // Тракторы и сельхозмашины. - 2009 - №5. - с. 17-20.
6 Зубков Е.В. Разработка струткуры нечеткого контроллера для управления испытаниями АСИ ДВС / Е.В. Зубков, А.Н. Илюхин // Сборник научных трудов по материалам международной научно-практической конференции «Перспектинвые инновации в науке, образовании, производстве и транспорте 2008» Том 2. Технические науки. - Одесса: Черноморье. - 2008.
- с. 39-41.
7 Илюхин А.Н. Применение нечеткой логики для управления автоматизированным стендом испытаний ДВС. // Прогрессивные технологии в современном машиностроении: Сборник статей IV Международной научнотехнической конференциию - Пенза: Приволжский дом знаний - 2008. - с. 139-141.
8 Зубков Е.В. Применение нечеткой логики для моделирования режимов испытания двигателей внутреннего сгорания / Е.В. Зубков, А.А. Макушин, А.Н. Илюхин // Сборка в машиностроении, приборостроении. - 2009 - №8. - с. 39-44.