РОЗДІЛ 2
ОСОБЛИВОСТІ ТА МЕТОДОЛОГІЯ РОЗРОБКИ СИСТЕМ УПРАВЛІННЯ ПЕРЕТВОРЮВАЧАМИ ЗМІННОЇ
НАПРУГИ НА ОСНОВІ ВИКОРИСТАННЯ МАТЕМАТИЧНОГО АПАРАТУ НЕЧІТКОЇ ЛОГІКИ
В останні роки в словниковий запас інженерів поповнився такими термінами як
“нечітка логіка” в англійському оригіналі це “fuzzy – logic”. Нечітка логіка
спирається на теорію нечітких множин, що розроблена математиком
Каліфорнійського університету Л.А.Заде, і дозволяє математично реалізувати
людський спосіб мислення, що опирається на природній язик. Особливий інтерес до
нечітких множин викликаний тим, що за їх допомогою можна реалізувати ефективні,
гнучкі та легко відтворювані на рівні не спеціалістів - математиків системи
керування. Управління на основі нечіткої логіки це більш високий ієрархічний
рівень керування, що наближений до інтелектуальних систем. Він “поглинає” в
себе відомі закони регулювання з чітко сформульованими математичними моделями
та придає системам керування, що базуються на цих законах, більш високу
гнучкість та лінійність в широкому діапазоні.
Останнім часом спостерігається зростання числа публікацій [1-4, 8-12,
14,15,17,19-21,62,63,69,72,76,88,97-132], пов’язаних з використанням нечіткої
логіки для рішення задач управління, оптимізації, планування в енергетичних
системах, в тому числі: стабілізації та регулювання потужності, частоти,
планування генерованої потужності та її розподілення, оптимізації надійності і
тарифування, аналіз аварійних режимів та оцінка стабільності мережі і т.п.
Загалом ці публікації відображають теоретичні підходи до вирішення таких задач
та мотиви до використання нечіткої логіки в тому чи іншому практичному
застосуванні. На сьогодні створення зразків нової техніки наділених
властивостями інтелектуального керування є характерною ознакою, яка по всім
системних оцінках буде розвиватися в стійку тенденцію. Тому, пристрої
перетворення напруги повинні проектується для функціонування у взаємодії з
іншими видами техніки, виходячи з концепції “розумна техніка” та утворюючи
цілісну систему типу “розумний будинок” і у цьому напрямку використання
математичного апарата нечіткої логіки, є одним з найбільш прийнятних шляхів.
Для успішного використання необхідно чітко представляти вигоди нечіткої логіки,
виходячи з ряду її позитивних властивостей [2,24]: гнучка та відносно проста в
розумінні; базується на звичайній мові спілкування (лінгвістиці); допускає
використання невизначених вхідних даних та обробку невизначеностей; може
вирішувати задачі, які знаходяться в суперечці; об’єднує досвід експертних
систем і може базуватися на відомих класичних законах регулювання (П, ПІ, ПІД);
є більш стійким методом управління до зміни системних параметрів по відношенню
до класичних законів регулювання.
При розробці систем управління на основі нечіткої логіки як правило вирішується
вісім основних питань: постановка задачі; визначення лінгвістичних змінних;
визначення поверхні управління (нечіткої множини); визначення поведінки
нечіткої множини; визначення механізму відпрацювання нечіткого висновку;
формування системи управління; перевірка системи управління; налагодження та
визначення придатності системи.
Для створення систем управління на базі нечіткої логіки в середині 80 -х років
фірми Wanatable, Togai, Hirota, Yamakawa почали розробку мікросхем з нечіткою
логікою. Даних про використання таких мікросхем ми не маємо. Практична
реалізація управління на нечіткій логіці базується на основі використання
мікропроцесорних контролерів та систем з використанням програмних алгоритмів
нечіткої логіки. Наприклад, фірма Siemens комплектує свій мікропроцесор
SIMANTIC S7 – 300 базовим програмним забезпеченням з блоком нечіткої логіки. На
даний час уже розроблені програмні оточуючі середовища для створення нечітких
систем управління. Використовуючи середовище програмування, розробник
відповідає за кодування при безумовно чіткому уявленні задачі, що вирішується.
До основного програмного забезпечення та інструментальних засобів загального
використання, що вільно або умовно вільно розповсюджуються, можна віднести:
Fuzzy Logic with Visual C++, Motorola Fuzzy Free ware, FSTB – Fuzzy Systems
Toolbox for Matlab, Fuzzy Cluster Analysis, Fool and Fox: Fuzzy systems
development tools [32].
2.1. Обґрунтування використання нечітких множин при
створенні систем управління
Нечітка логіка представляє собою математичну модель, що є основою для
наближеного використання логіки людини в технічних рішеннях і дозволяє
представити рішення людини та процес оцінки дій в алгоритмічні формі. Вона
звичайно не в змозі замінити повністю мислення, фантазії та творчий потенціал
людини, але в багатьох складних ситуаціях керування, зокрема, в електротехніці,
нечітка логіка може дати найбільш оптимальне рішення ефективного управління для
технічної системи регулювання змінної напруги. Основою нечіткої логіки є теорія
нечітких множин.
Усвідомлення важливості нечіткого керування для розробників систем управління
наступило після систематизації понять теорії нечітких множин, що була
запропонована у другій половині 70-х років минулого століття, та підтвердження
її ефективності для опрацювання нечіткостей з метою прийняття рішень щодо
управління.
Для того щоб правильно розуміти алгоритм керування з застосуванням нечітких
множин необхідно нагадати деякі положення теорії чітких множин, так як основні
операції з чіткими множинами можуть бути безпосередньо використані для нечітких
множин [14,65,66]. Крім того, для розуміння теорії нечітких множин необхідне
усвідомлення поняття характеристичної функції чітких множин.
Роз
- Киев+380960830922