Регулятор с размытой логикой

 

Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано использовано для автоматического регулирования промышленных объектов с нелинейными характеристиками, функционирующими в условиях неопределенности. Регулятор вырабатывает управляющее воздействие в соответствии с пропорционально-интегрально-дифференциальной размытой логикой. С целью повышения точности регулирования в регулятор введены сумматоры 15, 16, интегратор 17, блок задатчиков интеграла ошибки 8, блок квантования интеграла ошибки 11 и блок ключей 14. 2 ил., 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (1!)

G 05 В 13/02

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 44,11838/24-24 (2Ф) 03.05.88 (46) 23.08.90. Бюл. Ф 31 (7!) Сумгаитский ВТУЗ вЂ” филиал Азербайджанского института нефти и газа им. М,Азизбекова (72) P.À.Алиев, С.М.Джафаров, Ф,Т.Алиев и К.С.Гасанов (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1405026, кл. (05 В 13/00, 1987. (54) РЕГУЛЯТОР С РАЗМЫТОЙ ЛОГИКОЙ (57) Изобретение относится к системам автоматического управления и может

2 быть использовано для автоматического регулирования промышленных объектов с нелинейными характеристиками, функционирующими в условиях неопределенности. Регулятор вырабатывает управляю;. щее воздействие в соответствии с пропорционально †интеграль-дифференциальной размытой логикой. С целью повышения точности регулирования в регулятор введены сумматоры 15, !6, интегратор 17, блок задатчиков интеграла ошибки 8, блок квантования интеграла ошибки 11 и блок ключей !4..

2 ил., 2 табл.

1587466 е =р(е)е ((е,y, (ее))) РеН ре(Е(0,5; 1,0)}, i=1,m,l

=y(u}k((u ((((е ))(е5 еЕ (((0(0,5 1,O)), j=),m; (2)

Р е ((е ()1 „(еп) ((еЕ <„5

0 е 0 „=P(u} =((u,Р (u„)) (u„u O, jou„a(0,5; l,OJI, r=l,m, Изобретение относится к системам автоматического управления и может быть использовано для автоматического регулирования промышленных, в частности, нефтеперерабатывающих и нефтехимических объектов с существенными нелинейными характеристиками, функционирующими в условиях неопределенности, причем характер неопределенности свя- 10 зан как с отсутствием необходимой информации, со сложностью структуры

;объекта, так и с трудностью формализации факторов, действующих на качество работы системы. 15

Цель изобретения — повышение точности регулятора.

На фиг.l изображена обобщенная функциональная схема регулятора; на фиг.2 — функциональные схемы блоков 20 квантования (а), элементов И (б), управляемых ключей (в) и задатчиков (r) .

Регулятор содержит усилители 1- 3, дифференциатор 4, блок 5 задатчиков 25 ошибки, состоящий из отдельных задатчиков с первого по ш -й, тп,= 14, блок

6 задатчиков скорости ошибки, состоящий из отдельных датчиков с первого по m<-й, ш =13, блок 7 задатчиков 30 управления, состоящий из отдельных задатчиков с первого по m -й, m =13, блок 8 задатчиков интеграла ошибки, состоящий из отдельных задатчиков с первого пош4-й, m4=5, блок 9 квантова35 ния ошибки, состоящий из m =14 компараФоров 9.k<-9.1 „„ непрерывно-диск1 ретных преобразователей и логических элементов типа "Запрет входа 9.з„9.з, „ по второму входу", блок 10 кван-40 тования скорости ошибки, состоящий из компара горов 10. 1< -10. 1с)5) (ш =13) и логических элементов, типа "Запрет

)l

10. з -10. з (и,, блок 11 квантования интеграла ошибки, состоящий иэ компара- 45 торов 11.1с, -11.оп,„, (ш, -5) и логических элементов типа "Запрет 11, з -1 lg ", блок элеметов И 12 (состоящий из m,m> отдельных логических элементов И 12 вЂ

12п)«,),первый 13 и второй 14 блоки, 50 управляемых ключей (фиксирующие заданные соответствия между значениями входной и выходной переменных и состоящие из отдельных ключей 13 †1„))0

)0) 5))0т и 14(— 14п)4), сумматоры 15 и 16, интегратор 17 и фильтр 18.

Регулятор реализует следующий размытый логический закон управления, который описывается в табл.1 и 2 лингвистических правил регулирования.

Размытый лингвистический закон управления составлен на основе высказы- ваний в виде лингвистических правил регулирования.

Если ошибка "Положительно большая" (Е;=ПБ), скорость изменения ошибки вх(да "Положительно малая" (Е =ПМ) и

1 интеграл ошибки "Нулевая" (Е"=НО), е тогда выход регулятора Отрицательно средний" (U<Ä â€” = OC) и изменения выхода

Нуль (U > =НО) °

Если ошибка "Положительно малаяп (Е, =ПМ, скорость изменения -ошибки

"Нулевая" (Е =НО) и интеграл ошибки ,1

"Положительно средняя" (Е е =ПС), тогда выход регулятора с значения "Отрицательно среднего" (У =ОС) изменяется на величину 5)Отрицательно малое"

Я „=ОМ).

Е,, Е1, Е и U)„U „(i=1,m„, j=l,m, 1=i,m>) — соответствующие лингвистические значения (термы) входного сигнала регулятора — ошибки e(t) скорости изменения et интеграла ошибки и выхода (управления) регулятора. Лингвистическое правило управления определяет размытое отношение, т.е.

Кк— - E; кE1 к Eп )(U, Пг -У<р Ugr, i= 1,m„; j= 1,m<, 1 «m4, 1=1.5mÇ, R(e, e, е", U) П(Е;)(E j Eg «Ug), .

В (1) терм-множества лингвистичес" ких переменных формируются в соответствии с оператором размытия, т. е. квантования соответствующих переменных:!

587466

e(t) скорости х (С) — x(t) изменения ошибки рые входы которых поступают сигналы из выходов соответствующих компарато-! 0 ров с номерами K;,„(i= l,mq — 1,9. 1с -9. k,) °

Причем на второй вход логического элемента 9.з р!! всегда подается "О", В элементах 9.з, (i=1,m, — 1) выполняются. следующие логические функции над б аколиыми сигиалами Ро,к. и Р г t ° Ô!

Р! )! = р!,к, Ь Ра,к, т, i=1,ш 1

j=l,m,.

e(t) = — e(t), а d

dt (4) e(t) = х (t) — x(t), > который одновременно поступает на входы интегратора 17 и усилителей 1 и 2, в которых умножается на постоянные масштабирующие коэффициенты Ке, К .

Выходной сигнал усилителя 1 C (t)

Ke8(t) поступает одновременно на.пер-вые входы компараторов 9.1с1-9.km,, на вторые входы которых подаются сигналы с различными уровнями Е (i=1,m,) из соответствующих задатчиков 5 -5р,!! блока 5.

В компараторах 9.k -9.k, осуществляется непрерывно-дискретное преобразование, т.е. операция сравнения где pzÄ(1- я) !е! (Рм) !(1е! (м) и

1(р и е !(б (е ) — соответственно функции е" е м прийадлежности нечетких подмножеств управления, ошибки интеграла ошибки e (e) = K„Je(9)dQ

° р (5)

В формулах (2) Е,Е,Е., U — универсальные множества соответственно базовых переменных e(t), e(t), е"(t), u(t).

Область значений функций принад— лежности находится не меньше некото— рого L уровня (L = 0,5).

Для термов ошибки, скорости ошибки и управления принята следующая лингвистика: ОБ (отрицательно большой), ОНБ (отрицательно ниже большого), ОС (отрицательно средний), 0НС (отрицательно ниже среднего), OM (отрицательно малый), OHN (отрицательно ниже малого) и ОН (отрицательно нуль) и аналогично для положительного диапазона — ПБ, ПНБ, ПС, ПНС, IIM, ПНМ и

ПН, Регулятор работает следующим образом.

Регулируемая переменная — выходной сигнал объекта x(t), поступает на первый (минусовой) вход первого сумматора 15, на.второй (плюсовой) вход которого подается сигнал соответствующего задания. На выходе первого сумматора формируется сигнал, соответствующий ошибке регулирования

P „sign(1 (t)-E< ) i=1 ш<, tt !! и на выходах формируются сигналы 1 ил и " 0 . Выходные с и г наль! к омп а р аторов 9 . Е ; (1 = !, m ) по да ютс я на первые входы соответствующих логических элементов 9 . з (i = l, m, ) типа " Запрет вхоя да 1 по входу 2, т. е. HE — И, на вто20 Таким образом, на выходе логических элементов формируется единичный сигнал тогда, когда значения ошибки ем(С) принадлежат заранее определенному интервалу, соответствующему .пингвистическому терму Е, т,е. б

E;= (е, Pe;(e)), е(Г)сЕ, i=l,m,.

Выходной масштабированный сигнал второго усилителя поступает на вход дифференциатора 4, на входе которого формируется сигнал, равный реальной производной ошибки ем(й). Затем этот сигнал поступает на вход блока 10 квантования скорости ошибки.

Аналогично работе блока 9 (первого квантатора) во втором квантаторе !

О на основе выходных сигналов блока

6 эадатчиков определяется лингвистический терм скорости изменения ошиб40

Е1= (е, ч е!(е),(, e(t)E Е, j=l,m< °

Блок 10 также имеет ш (тп =13) выходов, в которых могут быть дискрет45 ные сигналы 0 и 1 соответствую щие лингвистическим терм-множествам

E J(j=l шр) Т ° e°.

РтΠ— РаО.g h P P,1(;„

j em °

В интеграторе !7 формируется сигнал, соответствующий масштабированному значению интеграла ошибки, который поступает на вход третьего квантатора.ll. Аналогично работе первого квантатора в блоке 11 с участием блока 8 эадатчиков определяется лингвистический терм интеграла ошибки регулирования

1 587466

Eå = (,!!е е (е ) ), е (e)CE

e=l,m .

Блок ll квантования имеет ш (ш =5) выходов, в которых могут быть дискретные сигналы "0" и "1", соответствующие лингвистическим терм-множести вам интеграла ошибки Ев (е=l,шц);

Рц,>, Рц < A Pö < (i-1,m< l, lp Ф), .

Выходные сигналы блоков квантова-. ния ошибки 9, скорости ошибки 10 и интеграла ошибки 11 одновременно поступают на соответствующие m<+m +m 3 (14+13+5) входы блоков логического вывода, состоящих из 12 -12 п,п1. элементов И и управляемых ключей 13,—

13п, п, 14 -14щ . Затем осуществляется жесткая фиксация размытого отноше ния К1,(е,e,е4,u) (r=l,N) регулятора

:(в соответствии с табл.1 и 2), а также композиционный вывод по текущим лингвистическим значениям переменных: 25

U„=E; о(Е„ о(Еео R(e,е,е",u) ) )

= E;oE OR(e,е,u) Е ОК(е,u), m3" (6)

Лингвистические значения управления U>(r=l ш, i=1 2) подаются соответственно от задатчиков 71-7 ю блои ка 7, фиксация отношения R(e,е,е,u) осуществляется тем, что входы управляемых ключей, стоящие на пересечении i- g строки j-ro столбца е-й строки, жестко соединены с задатчи-. ком соответствующего уровня управле-. ния через шины подключения.

Выходные сигналы всех ключей 13—

13 mi m и 14 1-! 4,„, суммируясь на выходных линиях, подаются соответственно на первый и второй входы сумматора

16, с выхода которого суммарный сиг- 45 нал поступает на вход фильтра 18, сиг нал с выхода которого поступает на вход третьего усилителя 3, где, умножаясь на постоянный масштабирующий коэффициент формируется выходной сигI

50 нал регулятора. формула изобретения

Регулятор с размытой логикой, содержащий первый усилитель, вход которого соединен через второй усилитель с входом дифференциатора, и последо-. вательно соединенные фильтр и третий усилитель, выход которого является выходом регулятора, выход дифференциатора подключен к входу блока квантования скорости ошибки, векторный вход которого соединен с векторным выходом блока задатчиков скорости ошибок, а векторный выход — с первым векторным входом блоков элементов И, векторным выходом соединенных с управляющим векторным входом группы блоков ключей, информационные векторные входы кото;. рых соединены с векторным выходом блока задатчиков управления, причем . вторые векторные входы блоков элементов И соединены с векторным выходом блока квантования ошибки, входом подключенного к выходу первого усилителя, а векторным входом — к векторному выходу блока задатчиков ошибки, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения точности регулятора, он содержит интегратор, первый и второй сумматоры, блок задатчиков интеграла ошибки, блок квантования интеграла ошибки и дополнительный блок .ключей, управляющий и информационный векторные входы которого подключены соответственно к векторным выходам блока квантования интеграла ошибки и блока задатчиков управления, а выход — к первому входу второго сумматора, своим вторым входом и выходом подключенного соответственно к выходам первого блока ключей и к входу фильтра, выход первого сумматора подключен к входу первого усилителя и через интегратор к входу блока квантования интеграла ошибки, векторный вход которого соединен с векторным выходом блока задатчиков интеграла ошибки, а первьи; и второй входы сумматора являются входами регуля-, тора.

l 587466

io

Та блица 1

Таблица 2

1587466 дУлр Ь.

Фиг.2

Составитель А.Лащев ,Редактор Н.Бобкова Техред М.Моргентал Корректор А ОорУчар

Заказ 3839 Тираж 663 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. ° д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101