Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ систем управления 8
1.1. Линейные асинхронные электроприводы 8
1.2. Электроприводы двойного питания 19
1.3. Адаптивные системы 23
1.4. Электроприводы с нечеткой логикой 30
2. Математическое описание линейного асинхронного электропривода двойного питания 37
2.1. Математическое описание линейного асинхронного двигателя с фазным элементом 37
2.2. Структурная схема линейного асинхронного электропривода двойного питания . 46
2.3. Синхронный режим 48
2.4. Асинхронный режим 54
2.5. Позиционирование фазного элемента 57
2.5. Экспериментальные исследования ЛАД двойного питания. 61
3. Разработка нечеткой системы управления скоростью фазного элемента линейного асинхронного двигателя . 69
3.1. Обоснование целесообразности применения системы управления на основе нечеткой логики для линейного асинхронного электропривода. Алгоритм реализации нечеткого регулятора. 69
3.2. Разработка структурной схемы линейного асинхронного электропривода с нечетким регулятором.
Выбор входных и выходных переменных нечеткого регулятора 73
3.3. Задание лингвистических переменных 78
3.4. Разработка базы нечетких правил 83
3.4. Нечеткий вывода 87
3.5. Нечеткая модель управления линейным асинхронным электроприводом в среде MATLAB с применением пакета прикладных программ Simulink и Fuzzy Logic Toolbox 94
3.6. Анализ выбора вида функций принадлежности 104
4. Вопросы практического применения линейного асинхронного двигателя с нечетким регулятором скорости 119
4.1. Разработка системы позиционирования линейного асинхронного электропривода с фазным элементом 119
4.2. Разработка электропривода колебательного движения на базе линейного асинхронного двигателя с фазным элементом 128
4.3. Применение нечетких технологий для управления линейными асинхронными двигателями 137
4.4. Вопросы практической реализации нечеткого регулятора на базе микроконтроллера МС68НС11 141
4.5. Реализация программы нечеткого управления линейным асинхронным электроприводом на языке FCL 145
Заключение 152
Список литературы 154
Приложение 161
- Электроприводы с нечеткой логикой
- Структурная схема линейного асинхронного электропривода двойного питания
- Нечеткая модель управления линейным асинхронным электроприводом в среде MATLAB с применением пакета прикладных программ Simulink и Fuzzy Logic Toolbox
- Разработка электропривода колебательного движения на базе линейного асинхронного двигателя с фазным элементом
Введение к работе
Тема диссертационной работы «Линейный асинхронный электропривод двойного питания с нечетким регулятором».
В настоящее время интенсивное развитие цифровой техники (микропроцессоров, управляющих ЭВМ, логических котроллеров) дает возможность построения новых адаптивных электроприводов на основе технологий искусственного интеллекта, имитирующих функции человека-оператора. Наибольшее распространение среди них получили технологии нечеткого управления. Фаззи-технологии представляют собой простой и эффективный метод решения задач управления, базирующийся на интуитивно-эмпирическом описании свойств сложных неопределенных и нестационарных объектов. К таким объектам можно отнести линейные асинхронные двигатели, особенностью которых является разомкнутость магнитной цепи. Линейные двигатели представляют собой сложную систему, в которой присутствует момент неопределенности, и параметры могут подвергаться сложно прогнозируемым изменениям.
Указанные трудности, тем не менее, не снижают научного и практического интереса к двигателям возвратно-поступательного движения, так как линейные двигатели способны дать непосредственное прямолинейное движение без кинематических преобразователей вида движения.
Распространенным принципом построения систем управления электроприводов, в том числе и линейных, является принцип подчиненного управления, использующий стандартные настройки контуров регулирования на основе математического представления двигателя, как объекта управления, стандартными звеньями (колебательным, апериодическим). Но описание линейных асинхронных двигателей упрощенно, без учета переходных процессов, происходящих в двигателе, не дает верного представления о характере движения подвижного элемента, так как линейный асинхронный двигатель имеет несим метрию магнитной цепи. Кроме того, при питании обмоток индуктора возникают колебания подвижного элемента, которые необходимо демпфировать.
Разработка классической адаптивной системы управления ЛАД, рассматриваемого в работе, на основе полной динамической модели двигателя сложная задача, так как при движении вторичного элемента возникает переменная сила одностороннего магнитного притяжения. Подобные задачи управления трудно или просто не возможно решить классическими методами из-за большой сложности их математических моделей. Для управления подобными сложными объектами целесообразно применять нечеткую логику.
Нечеткие технологии охватили широкий круг задач, в которых они, по сравнению с традиционными технологиями, способны предложить более эффективное и рациональное решение. Применение алгоритмов на базе нечеткой логики делает возможным управление сложными нелинейными объектами. Потому использование нечетких технологий для управления линейным асинхронным электродвигателем с фазным элементом является актуальной и современной задачей.
Работа выполнена в рамках НИР ВГТУ по госбюджетным темам №ГБ96.09 «Разработка и исследование средств робототехники», и №ГБ04.09 «Исследование и разработка методов проектирования средств автоматизации и роботизации технологических процессов».
Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является разработка системы управления линейным асинхронным двигателем двойного питания с нечетким регулятором, обеспечивающей регулирование скорости, перемещения и демпфирование колебаний фазного элемента.
Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Провести сравнительный анализ систем управления линейных асинхронных электроприводов, систем управления асинхронных приводов двойного питания, адаптивных систем управления электроприводов и систем управления на основе нечетких технологий.
2. Разработать математическую модель линейного асинхронного двигателя с фазным элементом, учитывающую переходные процессы в двигателе и несимметрию взаимных индуктивностей между фазами обмоток индуктора и фазного элемента.
3. Разработать структуру и математическую модель системы управления скоростью фазного элемента линейного асинхронного двигателя с нечетким регулятором; определить входные и выходные переменные нечеткого регулятора; выбрать функции принадлежности для каждой переменной.
4. Разработать структуру и математическую модель системы позиционирования и демпфирования колебаний фазного элемента линейного асинхронного двигателя с нечетким регулятором.
5. Исследовать основные характеристики линейного асинхронного электропривода с нечетким регулятором.
6. Провести анализ возможности практического применения разработанной нечеткой системы управления линейным асинхронным двигателем.
Для достижения поставленных задач использовались методы математического и системного анализа, а так же методы, основанные на теории нечетких множеств. Для моделирования линейного асинхронного электропривода использовался пакет специализированных программных средств Matlab 6.5. (демонстрационная версия).
В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:
1. Метод управления линейным асинхронным двигателем на базе нечеткий логики.
2. Разработана структурная схема системы управления с нечетким регулятором, обеспечивающая регулирование скорости демпфирование колебаний фазного элемента линейного асинхронного двигателя
3. Предложены структурная схема и математическая модель линейного асинхронного электропривода с переменной структурой, обеспечивающие позиционирование фазного элемента.
4. Разработана структура и математическая модель линейного асинхронного электропривода колебательного движения с нечетким регулятором и амплитудной модуляцией токов индуктора.
Разработанная система управления линейного асинхронного электропри ч вода с нечетким регулятором может использоваться для управления низкоскоростными линейными асинхронными двигателями. При этом появляется возможность модернизировать электропривод с минимальными затратами без замены силового оборудования, путем введения в систему нечеткого регулятора, взамен классического или дополнительно к нему. Нечеткий регулятор предложено реализовать на базе микроконтроллера МС68НС11 с нечетким ядром семейства Motorola.
Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс кафедры робототехнических систем в дисциплине «Моделирование и исследование роботов и РТС»; и в производственный процесс ООО НПП «СпецЭлектроМон-тажАвтоматика», что подтверждается соответствующими актами (см. Приложение)
Электроприводы с нечеткой логикой
Перспективным направлением в построении адаптивных систем управления электроприводами является применение технологии, основанных на нечеткой логике [43,54,55]. Первой публикацией по теории нечетких множеств, принято считать работу профессора Университета Беркли Лотфи Заде, 1965г [56]. Первые реализации нечетких моделей в промышленности относятся к середине 1970-х годов. В этот период Э. Мамдани использовал нечеткую логику для управления парогенератором. Решение этой задачи было сопряжено с целым рядом трудностей вычислительного характера. Предложенный Мамдани алгоритм, основанный на нечетком логическом выводе, позволил избежать чрезмерно большого объема вычислений. В этот же период нечеткие модели были применены при управлении печью для обжига цемента.
Появление микропроцессоров и микроконтроллеров инициировало резкое увеличение количества бытовых приборов и промышленных установок с алгоритмами управления на базе нечеткой логики. В настоящее время лидером по производству устройств и механизмов на основе нечетких технологий является Япония. Основными причинами, обеспечивающими популярность нечеткой логики являются: во-первых, возможность разработки быстрого прототипа технических устройств с последующим усложнением его функциональности; во-вторых, нечеткая логическая модель более проста для понимания, чем аналогичная математическая модель на основе дифференциальных или разностных уравнений, и наконец, нечеткие модели оказываются более простыми по аппаратной реализации по сравнению с классическими алгоритмами управления техническими системами [57].
К технологиям нечеткого управления в области электропривода проявляют большой интерес такие корпорации как Motorola, Hitachi, Mitsubishi Electric и др. В нашей стране исследованиями в данной области ведут такие организации как ОАО «Электропривод» и вузы (МЭИ, ТПУ, УГТУ, УГАТУ, КТУ и др.) Нечеткие технологии нашли применение и в системах автоматического управления электроприводами. Известно, что в традиционных системах управления электроприводами управляющее воздействие является результатом поиска ряда ключевых решений по заранее заданному алгоритму. При этом поиск таких алгоритмов, как правило, - сложная математическая задача. Структура алгоритмов привязана к параметрам самого объекта регулирования, при изменении которых оптимальность законов регулирования теряется. Часто сами математические исследования объекта связаны с математическими трудностями, а иногда и просто невозможны, что приводит к трудностям при реализации систем управления и регулирования с использованием классических подходов. Используя нечеткие алгоритмы управления, появляется возможность связать между собой входные и выходные координаты объекта без составления его математической модели [43, с. 105].
В работах [43,54-58] выявлены случаи, в которых целесообразно применение нечетких технологий в электроприводе: - при наличии объектов, сложно поддающихся описанию с использованием положений классической математической теории; - при наличии объектов, функции управления которыми ранее возлагались на человека-оператора; - когда предполагается работа привода в условиях входной и выходной информации сложной структуры; - при реализации электроприводов, работающих по принципам экспертных систем; - при наличии систем, в работе которых есть определенный момент неопределенности или параметры которых в процессе функционирования подвергаются случайным и непредсказуемым изменениям. По структурным решениям можно выделить несколько типов систем автоматизированного управления электроприводами с нечеткими технологиями: системы непосредственного нечеткого регулирования, нечеткие системы с под 32 чиненным принципом регулирования координат, системы нечеткой настройки параметров регуляторов, параллельные нечеткие системы, системы с настраиваемыми параметрами нечеткого регулятора. В системе с непосредственным нечетким регулятором регулятор получает информацию об объекте управления по цепям обратной связи, генерирует управляющие сигналы, непосредственно воздействующие на объект управления. Большинство регуляторов на базе нечеткой логики не предназначены для прямой замены классических ПИД-регуляторов, а используются совместно с ними в сложных системах управления. Так, в электроприводах, предъявляющих высокие требования к качеству регулирования координат, используют нечеткие системы с подчиненным принципом регулирования координат (рис. 1.8.), параллельные нечеткие системы (рис. 1.9.) и системы с нечеткой настройкой параметров регуляторов (рис. 1.10.).
В статье [59] предложено использовать нечеткий регулятор параллельно с типовым пропорциональным или пропорционально-интегральным регулятором, возлагая задачу устранения колебаний рабочего органа тихоходного электропривода в режимах отработки скачка задающего угла и резких возмущений по моменту нагрузки при наличии зазоров и упругости в кинематической цепи при сохранении точности в рабочих режимах линеаризованного следящего электропривода (СЭП). Предлагаемая методика построения HP предполагает определение двух входных переменных из сигнала датчика рассогласования и нахождения алгоритма HP как Fuzzy-функции этих входных переменных.
За входные переменные для HP регулятора были приняты две низшие производные А0: ху=р2 А0- главная переменная и х/=р3 А -дополнительная переменная. Были заданы функции распределения переменных и алгоритм нечеткого вывода. Операцию нечеткого вывода предложено реализовать программно. Эффективность HP проверялась моделированием процесса. В результате при наличии в системе HP полностью устраняются колебания рабочего органа. В статье свод правил представлен в виде таблицы. Блок логических заключений на основе свода правил «принимает решение». Наиболее часто для принятия решения используется принцип min-max. Процедура преобразования выходной нечеткой переменной в управляющее воздействие называется деффа-зификацией.
Структурная схема линейного асинхронного электропривода двойного питания
С помощью трехфазного регулятора тока и транзисторного инвертора с промежуточным звеном постоянного тока РИТ в обмотках индуктора формируются фазные токи, пропорциональные сигналам задания.
Напряжение, необходимое для формирования фазных токов электродвигателя, получают выпрямлением трехфазной системы линейных напряжений (220 В). На выходе выпрямителя включены емкостные фильтры. Резистор ограничивает величину зарядного тока. К транзисторным инверторам силовое питание подводится через контактор.
Транзисторный инвертор представляет собой трехфазную мостовую схему с питанием от звена постоянного тока, защищенную от сверхтоков коротких замыканий в аварийных режимах (например, при отказах силовых транзисторов, коротких замыканиях в цепях двигателя) с помощью быстродействующего ключа. Каждая фаза моста содержит по два силовых прерывателя (рис.2.16), которые поочередно подключают выводы обмотки асинхронного двигателя к положительному или отрицательному полюсу звена постоянного тока. Переключение происходит с частотой около 3 кГц, управление последовательностью переключений прерывателей осуществляется сигналами от регулятора тока.
Нуль-орган выделяет разность заданного и фактического значений токов фазы и в зависимости от знака этой разности формирует логический уровень «0» или «1».Схема выполнена так, что при логическом нуле на выходе нуль-органа замкнут прерыватель П1, а разомкнут П2, при логической единице - наоборот. Управление прерывателями с соблюдением указанной последовательности выполняют формирователь импульсов управления и формирователь паузы в регуляторе тока. Формирователь паузы является общим для всех трех фаз; переключение в фазах происходит синхронно.
На рисунке приняты следующие значения: НО - нуль-орган; ФИУ- формирователь импульсов управления; ФСУ - фазосдвигающее устройство; П1,П2 - прерыватели; ДТ- датчик тока, І3,1ф - заданное и фактическое значение токов фазы.
Совокупность НО, ФИУ и датчика тока ДТ фазы, сигнал которого пропускается через ФСУ, выполненное в виде фильтра второго порядка, образует своеобразный автогенератор. Частота его генерации совпадает с частотой, на которой ФСУ создает фазовый сдвиг в 90 электрических градусов (2 кГц). На частотах низких по сравнению с частотой генерации, обратная связь в рассмотренном контуре отрицательная, благодаря чему поддерживается равенство заданного и фактического токов.
Измерение тока в фазе осуществляется с помощью датчика, построенного на принципе магнитного компаратора, состоящего из импульсного усилителя с нуль органом на входе и измерительного трансформатора.
Аналоговый выходной сигнал по скорости, сформированный ФСОС, получается из промежуточных сигналов перемещения, полученных непосредственно после преобразования фазового сдвига ФВ в код в формирователе частоты вращения (счетчик импульсов). Фазовый сдвиг выходного напряжения фазовращателя относительно питающего напряжения пропорционален углу поворота ротора ФВ относительно исходного положения, при котором эти фазы совпадали. Приращение фазы выходного сигнала пропорционально приращению угла поворота ФВ за это же время. Цифро-аналоговый преобразователь ЦАП преобразует цифровой код перемещения за период входной частоты ФВ в напряжение, величина и знак которого характеризуют величину и знак скорости вращения ротора фазовращателя. Для получения переходного процесса по скорости этот сигнал подается на осциллограф.
Регулирование скорости ФЭ осуществляется изменением частоты тока фазного элемента 7т2 , так как при этом изменяется скорость движения поля фазного элемента УПфВ соответствии с выражением: Скорость фазного элемента изменяет свой знак и регулируется в системе двойного питания в соответствии с выражением 2.9 и 2.10: В обмотки индуктора и фазного элемента поступают синусоидальные трехфазные системы токов от регулируемых источников тока (РИТІ и РИТ2) с амплитудами Іітах ЗА, І2тах=1А, с нулевым начальным сдвигом фаз, и разной частоты. Разность частот определяет скорость движения фазного элемента. Частота тока фазного элемента /Т2= 50 Гц (соі 300рад/с), частота тока индуктора: Лі=./г2+Д/(Р2= сої +Асо). В зависимости от значений Д/(Асо) были получены следующие результаты: Для линейного асинхронного электропривода с фазным элементом получены осциллограммы скорости, используя информацию с фазовращателя. При разности частот 0,1 Гц (Дсо = 0,628 рад/с) получена скорость 0,018 м/с. Экспериментальные и расчетные зависимости скорости фазного элемента достаточно близко совпадают между собой в течение всего периода переходного процесса. Погрешность экспериментальных (кривая 2) и расчетных (кривая 1) зависимостей скорости не превышает 5%. Хорошее совпадение результатов моделирования с экспериментом подтверждают достоверность теоретических положений, показывает приемлемость принятых допущений и возможность использования разработанной математической модели для дальнейших исследований линейного асинхронного двигателя с фазным элементом. Основные параметры линейного асинхронного двигателя с фазным элементом представлены в таб. 2.3. 1. Представлено математической описание линейного двигателя с учетом переходных процессов. Результаты моделирования скорости в синхронном режиме работы близки к экспериментальным зависимостями. Погрешность экспериментальных и расчетных зависимостей скорости не превышает 5%. Это подтверждает правильность выбора математической модели линейного двигателя и дает возможность ее применения в дальнейших исследованиях. 2. Определена структура системы стабилизации скорости фазного элемента в асинхронном режиме. 3. Задачу управления скоростью и перемещением фазного элемента ЛАД целесообразно решать на основе нечетких технологий.
Нечеткая модель управления линейным асинхронным электроприводом в среде MATLAB с применением пакета прикладных программ Simulink и Fuzzy Logic Toolbox
Как видно из рис. 3.21, 3.22, при использовании в качестве функций принадлежности гауссовых функций, скорость фазного элемента линейно нарастает при этом отсутствует перерегулирование и статическая ошибка, время регулирование такое же как и при использовании треугольных функций принадлежности. Таким образом, использование в качестве функций принадлежности гауссовых функций принадлежности позволяет получить лучшие переходные процессы в линейном асинхронном двигателе, чем при использовании треугольных функций принадлежности.
Но практическая реализация нечеткого регулятора на базе гауссовых функций принадлежности очень трудоемка и требует использования нестандартных дорогих контроллеров. Экономически выгодней использовать стандартные контроллеры.
В настоящее время корпорация Motorola inc. занимается практической реализацией микроконтроллеров на базе нечеткой логики. С начала 90-х годов эта компания сотрудничает с ведущими мировыми производителями программного обеспечения и является производителем целого ряда оболочек разработки цифровых нечетких систем. Наиболее сложные оболочки представляют разработчикам целый спектр специализированных средств, необходимый для разработки, практической реализации, отладки и анализа систем управления на основе нечетких алгоритмов обработки информации. Основной задачей всех платформ разработки является генерация программных кодов, позволяющих реализовать нечеткое корректирующее устройство на выбранной аппаратной платформе.
В основе микропроцессорных систем на основе нечетких технологий лежит программное ядро, функцией которого является реализация нечетких алгоритмов обработки информации: фаззификация, логические заключения, дефаз-зификация. Нечеткое ядро позволяет осуществить преобразование вектора входных переменных в вектор выходных переменных. Практическая реализация нечетких алгоритмов регулирования подразумевает объединение ядра с базой знаний, выраженной в форме информации о входных и выходных переменных, их функциях принадлежности и правилах системы.
Компания Motorola использует несколько основных платформ для реализации нечетких систем: МС68НС05, МС68НС11, МС68НС12, МС68НС16, МС68К. Для каждой из представленных серий разработана своя структура нечеткого ядра, но формат представления базы знаний остается неизменным, что позволяет осуществлять перенос и адаптацию нечетких модулей с одной платформы на другую. Структура баз знаний, заложенных в основу нечетких модулей, представляет собой набор параметров, для хранения которых в памяти микроконтроллера резервируется область. Эту область памяти можно условно разделить на три части: блок хранения входных функций принадлежности, блок хранения выходных функций принадлежности и блок хранения базы нечетких правил.
В одной из самых распространенных платформ реализации нечетких систем управления микроконтроллере МС68НС11 входные функции описываются в виде трапецеидальных функций принадлежности, а выходные функции в виде синглетонов. Структура блока логических заключений нечеткого ядра оперирует с правилами, построенными на базе логического оператора «И», используя метод логических заключений min/max. Четкая информация на выходе фаззи-ядра является результатом работы блока дефаззификации, функционирующего по методу центра тяжести [43].
В среде MATLAB имеется возможность создания модели нечеткого регулятора (нечеткого ядра) на основе трапециидальных входных функций принадлежности и выходных функций принадлежности в виде синглетонов. Путем моделирования появляется возможность откорректировать выбранные множества для функций принадлежности и получить результат нечеткого вывода, аналогичный результату нечеткого вывода микроконтроллера.
Итак, для управления линейным асинхронным двигателем с фазным элементом используем нечеткий регулятор с двумя входными переменными: «ошибка по скорости» и «скорость изменения ошибки», зададим их в виде трапецеидальных функций принадлежности. А выходную переменную «усилие» -в виде синглетонов (рис. 3.23).
Выбор функций принадлежности осуществлялся методом подбора на основе анализа предыдущих функций принадлежности до получения наилучших переходных процессов. Для этого использовался браузер нечеткой базы знаний, иллюстрирующий ход логического вывода по каждому правилу и выдающий результат дефаззификации для любых сочетаний входных переменных. Сравнив предыдущие поверхности нечеткого вывода можно прийти к выводу о возможности изменения второй входной переменной «скорость изменения ошибки», которую достаточно представить тремя трапециевидными функциями принадлежности: отрицательная «NHe» є (-5, -5,-1, 0), нулевая «Ze» є (-0,06; -0,05; 0,05; 0,06) и положительная «РНе» є (0, 1, 5, 5). Диапазон изменения ошибки по скорости разбит на пять трапецеидальных функций принадлежности: нулевое «ZV»e (-0,002; -0,001; 0,001 0,002), положительное «PV»e(0; 0,03; 0,07; 0,01), отрицательное «NV» є (-0,01; -0,07; -0,03, 0), положительное большое «PHV» (0,08; 0,2; 0,5; 0,5), отрицательное большое «NHV»e (-0,5; -0,5; -0,2; 0,08).
Разработка электропривода колебательного движения на базе линейного асинхронного двигателя с фазным элементом
Каждое уравнение системы (4.12) моделируется отдельной подсистемой, в которой с помощью блоков функций и линий изображается последовательность алгебраических операций. В результате на выходе системы получаем электромагнитной усилие F ЛАД, интегрирование которого с учетом массы дает скорость подвижного элемента.
Модель ЛАД на основе системы (4.12) или, используя уравнения (2.1-2.8), позволяет учесть динамические характеристики ЛАД на стадии проектирования электропривода и максимально приблизить Simulink-модель к реальному двигателю.
В диссертации уже говорилось о целесообразности использования нечетких технологий для управления линейными асинхронными двигателями. Совместное использование прикладных пактов Simulink и Fuzzy Logic Toolbox позволяют разрабатывать электроприводы с нечеткими регуляторами.
Нечеткие логические управляющие устройства характеризуются входными и выходными переменными и базой лингвистических правил, определяющей стратегию регулирования двигателя. Традиционно в качестве входных переманенных выбирают ошибку и производную от ошибки контролируемых параметров. В качестве выходной переменной выбирают управляющее воздействие, это может быть управляющее напряжение или ток. В диссертации в качестве выходной переменной выбрано «усилие», которое связывает две управляющие величины амплитуду и начальный сдвиг фаз тока, так как питание двигателя осуществляется от источников тока. Очень часто в качестве выходной переменной выбирают приращение напряжения управления преобразователем. Разработанная в работе база правил универсальна, она подходит для различных ЛАД так как позволяет учесть переменную силу сопротивления и демфировать колебания подвижного элемента.
Моделирование двигателя в среде Matlab позволяет выбрать входные и выходные переменные HP, определить диапазоны изменения лингвистических переменных и разбить диапазоны на множества. С применением пакета Fuzzy Logic Toolbox осуществляется моделирование и отладка нечеткого регулятора. Совместное использование Simulink и Fuzzy Logic Toolbox позволяет получить динамические характеристики ЛАД и осуществить окончательную, тонкую настойку HP. Затем возможна непосредственная реализация фаззи-регулятора на микроконтроллере и введение HP в систему управления двигателем.
Фаззи-регулятор может использоваться в системе самостоятельно или дополнительно к существующему классическому регулятору [58-61]. При этом появляется возможность модернизировать существующий электропривод с минимальными затратами времени и денежных средств [81].
Описанную методику моделирования низкоскоростных линейных асинхронных двигателей с использованием дифференциальных уравнений в приложении Simulink и нечеткого регулятора в приложении Fuzzy Logic Toolbox среды Matlab предложено использовать для проектирования нечетких систем управления линейными асинхронными двигателями на ООО НИИ «СпецЭлек-троМонтажАвтоматика», что позволило сократить временные и трудовые затраты на разработку нечетких систем управления линейными двигателями.4.3.
Реализация нечеткого регулятора для управления скоростью движения фазного элемента осуществима на базе платформы МС68НС11 Как уже отмечалось в основе микропроцессорных систем на базе нечетких технологий лежит нечеткое ядро, функцией которого является реализация нечеткого вывода. Нечеткое ядро - это фиксированная часть объектных кодов, которая позволяет осуществить преобразование вектора входных переменных в вектор выходных переменных. Практическая реализация нечетких алгоритмов регулирования подразумевает объединение ядра с базой знаний, выраженной в форме информации о входных и выходных переменных, их функциях принадлежности и правилах системы.
Основными критериями оценки программной реализации нечеткого ядра являются скорость обработки входной информации и требования, предъявляемые к объемам памяти выбранного микроконтроллера [43,69,79].
Разработанный нечеткий модуль подставляет собой систему с двумя входами (ошибка-пять, ускорение-три трапециидальных функций принадлежности каждая) и одним выходом (семь функций принадлежности в виде синглето-нов). При этом трапециидальная функция принадлежности в памяти контроллера представлена четырьмя Байтами информации, а каждая выходная функция принадлежности (синглетон) задается в базе знаний одним Байтом.
Для хранения информации о логических правилах в микроконтроллере выделена специально организованная область памяти с побайтовым доступом, под хранение базы правил отводится (N 3+l) Байт, где N=15 - количество логических правил. Под хранение программы отводится 266 Байт.
На основании вышеперечисленных данных составим таблицу (табл. 4.2) требований объема физической памяти контроллера необходимого для полной реализации разработанного нечеткого модуля.
