Сидоренко Олена Сергіївна. Геометричне моделювання поведінки динаміних систем з нечіткими параметрами

Краткое описание

Сидоренко Олена Сергіївна. Геометричне моделювання поведінки динаміних систем з нечіткими параметрами. : Дис... канд. наук: 05.01.01 2007

Сидоренко О.С. Геометричне моделювання поведінки динамічних систем з нечіткими параметрами. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.01.01 Прикладна геометрія, інженерна графіка. Київський національний університет будівництва і архітектури, Київ, Україна, 2007.
Дисертація присвячена розв’язанню важливої науково-технічної задачі керування різновидом нелінійної динамічної системи з нечіткими параметрами. Для цього розроблено новий метод побудови геометричних моделей поверхонь поведінки динамічних систем з нечіткими параметрами. Метод дозволяє керувати у часі динамічними об’єктами з нечіткими параметрами шляхом наочного відстеження траєкторії руху «точки» миттєвих станів системи по поверхні поведінки цієї системи.
Новий метод побудови геометричних моделей поверхонь поведінки динамічних систем з нечіткими параметрами дозволяє: здійснювати в середовищі пакету Maple за допомогою R-функцій аналітичний опис базових функцій належності; складати набори нечітких правил, та виконувати за допомогою R-функцій аналітичні описи результатів їх виконання; складати алгоритми нечіткого висновку та формувати аналітичні описи областей можливих розв’язків задачі; будувати поверхні поведінки, графіки перехідних процесів та зображення фазових портретів систем керування об’єктами з нечіткими параметрами. На основі запропонованого методу розроблено спосіб керування у часі динамічними об’єктами з нечіткими параметрами шляхом відстеження траєкторії руху «точки» миттєвих станів системи по поверхні поведінки. Розроблено конкретні приклади керування: кондиціонером, для підтримки заданої температури в ємності хімічного устаткування; системою «кран вантаж на баржі - платформа», з метою мінімізації часу розвантаження з обмеженням на амплітуду розгойдування вантажу; оберненим маятником, вісь якого закріплена на рухомому візку, з метою забезпечення рівноваги маятника шляхом переміщення візка. Результати впроваджено на АТЗТ «Важпромавтоматика», та у навчальному процесі кафедри НГГ НТУ «ХПІ», що підтверджується відповідними довідками.

На основі проведених у даній дисертаційній роботі досліджень розв’язана важлива науково-технічна задача керування різновидом нелінійної динамічної системи з нечіткими параметрами. Для цього розроблено новий метод побудови геометричних моделей поверхонь поведінки динамічних систем з нечіткими параметрами. Метод дозволяє керувати у часі динамічними об’єктами з нечіткими параметрами шляхом наочного відстеження траєкторії руху «точки» миттєвих станів системи по поверхні поведінки цієї системи.
Значення для наукиполягає в запропонованих прийомах геометричного моделювання систем керування нелінійними динамічними системами та унаочнення процесів їх поведінки при нечітких вихідних параметрах.
Значення для практикиполягає в скороченні термінів та витрат при розробці системи керування, а також підвищені надійності систем керування, що забезпечує раціональну експлуатацію динамічних об’єктів.
При цьому отримано результати, що мають науково-практичну цінність.
1.Аналіз існуючих методівкерування у часі об’єктами з нечіткими параметрами показав, що вони, як правило, не спираються на аналітичний опис поверхонь поведінки нелінійних динамічних систем, а також в повній мірі не використовують їх геометричні моделі для виробки стратегії керування.
2.Розв’язання поставленої науково-технічної задачіполягає в розробці нового методу побудови геометричних моделей поверхонь поведінки динамічних систем з нечіткими параметрами, який дозволяє:
- здійснювати в середовищі пакету Maple за допомогою R-функцій аналітичний опис базових функцій належності;
- складати набори нечітких правил, та виконувати за допомогою R-функцій аналітичні описи результатів їх виконання;
- складати алгоритми нечіткого висновку та формувати аналітичні описи областей можливих розв’язків задачі;
- будувати поверхні поведінки, графіки перехідних процесів та зображення фазових портретів систем керування об’єктами з нечіткими параметрами.
Запропонований спосіб дозволяє здійснювати описи поверхонь поведінки на аналітичному рівні, що є ефективним засобом для подальшого аналізу і дослідження явища, яке моделюється, а також дозволяє будувати розв’язки для достатньо широкого кола систем керування з нечіткими параметрами.
3.На основі запропонованого методувперше розроблено спосіб керування у часі динамічними об’єктами з нечіткими параметрами шляхом відстеження траєкторії руху «точки» миттєвих станів системи по поверхні поведінки. В роботі розроблено конкретні приклади керування:
- кондиціонером, для підтримки заданої температури в ємності устаткування;
- системою «кран вантаж на баржі - платформа», з метою мінімізації часу розвантаження з обмеженням на амплітуду розгойдування вантажу;
- оберненим маятником, вісь якого закріплена на рухомому візку, з метою забезпечення рівноваги маятника шляхом переміщення візка.
4.Здійснено впровадження. Метод розрахунку і програми прийнято до впровадження в АТЗТ «Важпромавтоматика», та у навчальному процесі кафедри нарисної геометрії і графіки Національному технічному університеті «ХПІ» в курсі «Геометричне і комп’ютерне моделювання».
5.Подальший розвитокзапропонованих досліджень можливо провадити в напрямку суттєвого ускладнення нелінійності геометричних моделей поверхонь поведінки динамічних систем з нечіткими параметрами, та коли виникає потреба виконувати обробку експертних знань на рівні лінгвістичних формулювань. Можливі впровадження доцільно здійснювати у системах розпізнавання, у виробничих процесах, у керуванні метрополітенами, при складанні розкладу руху автобусів, тощо.