FUZZY REGULÁTORY

1. FUZZY REGULÁTORY

2. d e f u z z i k á c i a znalostná báza ( báza pravidiel ) x1 x2 xn f u z z i f i k á c i a u ostré vstupné premenné signál ostré výstupné premenné signál fuzzy premenné Fuzzy systém : Obr. 1

3. Fuzzy systém • reprezentuje riadiaci alebo rozhodovací systém, alebo reprezentuje model objektu riadenia • umožňuje pracovať so systémami formou podobnou prirodzenému ľudskému jazyku • je možné ľahko aplikovať znalosti (skúsenosti, intuíciu, technický cit ...) ľudského typu - „expertné znalosti“ • fuzzy veličiny sú kvantifikovatelné lingvistickými hodnotami (fuzzy množinami opísanými pomocou funkcií príslušnosti)

4. (Fuzzy systém) w u y Proces FR + - Fuzzy regulátor Obr. 2

5. Vstupmi fuzzy regulátora sú obyčajne :

7. Typický fuzzy systém : • Max-Min inferencia • Ťažisková defuzzifikácia

8. if x1 is Positive AND x2 is Medium then u is Medium „N“ „P“ „S“ „M“ „B“ „S“ „M“ „B“ 1.pravidlo MIN x1 x2 x1 x2 MAX u x1 x2 MIN 2.pravidlo if x1 is Negative AND x2 is Small then u is Small Obr.3

9. if x1 is Positive AND x2 is Medium then u is Medium „N“ „P“ „S“ „M“ „B“ „S“ „M“ „B“ 1.pravidlo MIN x1 x2 x1 x2 MAX u x1 x2 MIN 2.pravidlo if x1 is Negative AND x2 is Small then u is Small Obr.4

10. MAX-MIN MAX-PROD Ťažisko singletonov u u u Obr.5

15. Typy fuzzy PID regulátorv

16. e e IM D u F d de Obr.6

17. e e IM D F  u d de Obr. 7

18. e e IM D u F  ie Obr. 8

19. e e  u D F IM ie d de Obr. 9

20. e e IM D F  d de + + u de IM D F e Obr. 10

21. e e + u IM D F d + de I/s Obr. 11

22. Tab. 5

23. Pri návrhu parametrov fuzzy regulátorov možno využiť: • existujúce (stabilné) regulátory iných typov, ktoré sa optimalizujú expertné znalosti • experimenty simulačné alebo na skutočnom objekte (často: pokus-omyl)

24. Postup návrhu fuzzy regulátorov : • Voľba univerz vstupných a výstupných veličín • Voľba vhodného počtu a typu vstupných a výstupných funkcií príslušností • Návrh prvkov bázy pravidiel • Vyladenie všetkých parametrov

25. Návrh riadenia auta na diaľnici

26. a b c d a b c Ladenie funkcií príslušností : Obr. 12

27. Ladenie prvkov bázy pravidiel : Tab.6 Kvázy-lineárna báza pravidiel Tab.7 Nelineárna báza pravidiel

28. x1 M1 FR x2 M2 -1 1 Zmena mierky (univerza) vstupných signálov : (normovaný tvar univerza) Zmena mierky má vplyv na celý FR Obr. 13

29. c1 b1 b2 c2 a S1S2S3 S4 time NB NM NS ZE PS PM PB NB NM NS ZE PS PM PB S2 b1 S1 c1 e c2 a b2 S3 S4 de Vplyv prvkov bázy pravidiel : Obr. 14 Mapa sektorov bázy pravidiel

31. Vplyv zmeny tvaru fuzzy množín :

32. Vplyv zmeny tvaru fuzzy množín : • Zhustenie funkcií príslušností e okolo 0 obyčajne zrýchľuje regulačný proces • Zhustenie funkcií príslušností de okolo 0 obyčajne pôsobí opačne • Naklánanie alebo presúvanie f.p. má lokálny alebo smerový charakter, možno tým dosiahnuť prispôsobenie sa nelinearitám alebo špcifickému správaniu sa systému

36. A1 A2 uB2 uB1 xA1 xA2

37. Návrh fuzzy regulátora s podobným správaním ako PID regulátor

38. Použitie fuzzy regulátorov má význam : • Keď sa nedajú použiť konvenčné (jednoduchšie) algoritmy, alebo kde tieto nevedia zabezpečiť požadované ciele • Keď nepoznáme model objektu riadenia ale jeho správanie vieme opísať lingvisticky • Keď nemáme k dispozícii presné merania ale len približné odhady o stavoch procesu

39. Nevýhody fuzzy regulátorov : • Majú oveľa väčší počet parametrov, ich optimalizácia je zložitý proces • Sú výpočtovo zložitejšie a kladú väčšie nároky na HW a SW • K ich návrhu nieje k dispozícii univerzálne platná metodika. Sú potrebné skúsenosti s riadením daného procesu a časovo náročné experimentovanie.