Регулятор с размытой логикой

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН А ц 5 С 05 В 13/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЛЬСТВ У 313 - филита нефти ер -за Джафарнов тельство В 13/00, МЫТОЙ ЛО осится к вления и 1987.ГИКОЙ истемаможет СУДАРСТНЕННЫЙ КОМИТЕТ О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИ ПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИ(57) Изобретение отнавтоматического упра 2ъбыть использовано для автоматического регулирования промышленных объектов с нелинейными характеристиками, функционирующими в условияхнеопределенности. Регулятор вырабатывает управляю;. щее воздействие в соответствии с про- порционально-интегрально-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 42 ил., 2 табл.1587466 е=Рте) е т 1 е, ц: (Ке) ) ) етн, Рее 0,51 1,01), ).= 11,т 1е =еЯЕСе,ре(е Еее,р;,е 0,511,011, 1:1,т,; 12) Е =Ре = (е Ерец (е),мЕ,4060,5; 1,0,1 у, 1=1,тпрр, ццйце=Р 1 ц 1 ЙСц,Рцесце /це ц, РцДО,51 1,0 Я, е=,т Изобретение относится к системамавтоматического управления и можетбыть использовано для автоматическогорегулирования промышленных, в частности, нефтеперерабатывающих и нефтехимических объектов с существенными нелинейными характеристиками, функционирующими в условиях неопределенности,причем характер неопределенности связан как с отсутствием необходимой инФормации, со сложностью структуры;объекта, так и с трудностью Формализации Факторов, действующих на качество работы системы. 15Цель изобретения - повышение точности регулятора.На фиг.1 изображена обобщеннаяфункциональная схема регулятора; нафиг.2 - Функциональные схемы блоков 20квантования (а), элементов И (б), управляемых ключей (в) и задатчиков(г),Регулятор содержит усилители 1-3,дифференциатор 4, блок 5 задатчиков 25ошибки, состоящий из отдельных задатчиков с первого по ш-й, ш,= 14, блок6 задатчиков скорости ошибки, состоящий из отдельных датчиков с первогопо шп-й, ш =13, блок 7 задатчиков 30управления, состоящий из отдельных задатчиков с первого по ш-й, ш =13,блок 8 задатчиков интеграла ошибки,состоящий из отдельных задатчиков спервого пош 4-й, тпрр=55 блок 9 квантова 35ния ошибки, состоящий из тп =14 компараторов 9,1 с.1 с непрерывно-дискретных преобразователей илогическихэлементов типа "Запрет входа 9.з 9,з, по второму входу", блок 1 О кван тования скорости ошибки, состоящий изкомпара горов 10.1 се.1 сцт (тп =13) илогических элементов, типа "Запрети1 О, зе -1 О. з еп блок 1 1 квантованиЯ интеграла ошибки, состоящий иэ компараторов 11.1 с, -11.1 сп (тп, =5) и логических элементов типа "Запрет 11, зе1,е)5",блок элеметов И 12 (состоящий из ш,ш 15отдельных логических элементов И 12 -12)т),п),пеРвый 13 и втоРой 14 блоки, 50 управляемых ключей (фиксирун)щие заданные соответствия между значениями входной и выходной переменных и сос. тоящие из отдельных ключей 13 е - 13 ее)Е 1)Е)т и 14 т - 14 п)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 1)да "Положительно малая" (Е=ПМ) и интеграл ошибки "Нулевая" (Е"=НО),е тогда выход регулятора Отрицательно средний" Я =ОС) и изменения выхода цНульц (Бр=НО). Если ошибка "Положительно малая (Е,=ПМ, скорость изменения .ошибки "Нулевая" (Е=НО) и интеграл ошибки"Положительно средняя" (Е е =ПС), тогда выход регулятора с значения "Отрицательно среднего" (У=ОС) изменяется на величину Отрицательно малое" Я=ОМ).ОЕ 5 е Е 1, Е и П 1 Г 15 Р(2.=1,ш 5 3=1,тп, 1 ет 1,ш) - соответствующие лингвистические значения (термы) входного сигнала регулятора - ошибки е(с) скорости изменения ег. интеграла ошибки и выхода (управления) регулятора. Лингвистическое правило управления определяет размытое отношение, т.е.Кк=Е)кЕ 1 кЕец 1 е11 г =Уте Бде.=1 ше3=1 шите15 Ш 4 5 1 ет 15 Ш 35 тС=1 5Б.(е,е,е", Б) ЯЕ;е ЕееЕекЦс)В (1) терм-множества лингвистичес" ких переменных формируются в соответствии с оператором размытия, т. е. квантования соответствующих переменных:(4) гдею (-й ) р О Е ( м) р Р" е ( Рм) иие ",.и (е) - соответственно функциие" е вприйадлежности нечетких подмножествуправления, ошибки интеграла ошибки е (с) = ка 1 а(9)лй.йо (5)В формулах (2) Е,Е,Е., У - универсальные множества соответственно базовых переменных е(С), е(й), е "(С),п(С)Область значений функций принадлежности находится не меньше некоторого 1. уровня (1. = 0,5).Для термов ошибки, скорости ошибки и управления принята следующая лингвистика; ОБ (отрицательно большой),ОНБ (отрицательно ниже большого), ОС(отрицательно средний), ОНС (отрицательно ниже среднего), ОМ (отрицательно малый), ОНМ (отрицательно нижемалого) и ОН (отрицательно нуль) ианалогично для положительного диапазона - ПБ, ПНБ, ПС, ПНС, ПМ, ПНМ иПН,Регулятор работает следующим образом.Регулируемая переменная - выходнойсигнал объекта х(с), поступает на первый (минусовой) вход первого сумматора 15, на второй (плюсовой) вход которого подается сигнал соответствующего задания. На выходе первого сумма.тора формируется сигнал, соответствующий ошибке регулирования е(й) = х (с) - х(с),который одновременно поступает на входы интегратора 17 и усилителей 1 и 2,в которых умножается на постоянныемасштабирующие коэффициенты КЕ, Кб 1.Выходной сигнал усилителя 1 8 яашКеб(й) поступает одновременно на.первые входы компараторов 9,1 с 1-9.1 сь,рна вторые входы которых подаются сигналы с различными уровнями Е ,(1=1,щ,)из соответствующих задатчиков 5 рр,блока 5,В компараторах 9.М 1-9.1 п 1, осущест.вляется непрерывно-дискретное преобразование, т.е. операция сравнения Р в д 8 п (1 ( ) -Е, ), 1= 1,щ,1и на выходах формируются сигналы 1 или " О 1, Выходные сигналы к омп а раторов 9 . Е ; ( 1 =, щ) подаютс я на первые входы соответствующих логических элементов 9 . з ( 1. = 1 , щ , ) типа " Запрет входа 1 по входу 2 , т . е , Н Е - И , на вторые входы которых поступают сигналыиз выходов соответствующих компарато О ров с номерами К(1=1,щ - 1,9.1 с 1.9.1 с,)Причем на второй вход логического элемента 9.зри, всегда подается "О", Вэлементах 9.з,(1=1,щ,-1) выполняются.следующие логические функции над 15 входными сигналами Ра,х и Ре К4 Ф(Ра =Р АРт1 ш, -1=1,щ,. 20 Таким образом, на выходе логических элементов формируется единичныйсигнал тогда, когда значения ошибкие(С) принадлежат заранее определенному интервалу, соответствующему .пингвистическому терму Е т,е.бЕ; = (е, Че; (е) ), е(С)ЕЕ, д=1,щВыходной масштабированный сигналвторого усилителя поступает на входдифференциатора 4, на входе которогоформируется сигнал, равный реальнойпроизводной ошибки е (й). Затем этотсигнал поступает на вход блока 10квантования скорости ошибки.Аналогично работе блока 9 (первого квантатора) во втором квантатореО на основе выходных сигналов блока6 эадатчиков определяется лингвистический терм скорости изменения ошиб Е= (е, 1 Ч (е),1, еЕЕ 1=1,тБлок 1 О также имеет щ (щ =13) выходов, в которых могут быть дискретные сигналы "О" и "1", соответствующие лингвистическим терм-множествам Е 1(3=1 рщ)р т ее,.3 и 10,к, и Р 40,К;+, р .= рщр 1=1,щ 50В интеграторе 7 формируется сигнал, Соответствующий масштабированному значению интеграла ошибки, который поступает на вход третьего квантатора,11. Аналогично работе первого квантатора в блоке 11 с участием блока 8 эадатчиков определяется лингвистический терм интеграла ошибки регу- лированияЕе = ( 0,4 ее (е ) ), е (с) 6 Ее=1,ш .Блок 11 квантования имеет п 1 (ш =5) выходов, в которых могут быть диск ретные сигналы "0" и "1", соответствующие лингвистическим терм-множестцвам интеграла ошибки Ев(е=1,шц);Рч., " Рн к, " Рп, к,+, (1=1 шФфФ)Выходные сигналы блоков квантова-.ния ошибки 9, скорости ошибки 10 иинтеграла ошибки 11 одновременно поступают на соответствующие ш+ш+ш(14+13+5) входы блоков логическоговывода, состоящих из 12-12 ,1 эле-.ментов И и управляемых ключей 13, -1 Зщ 14-141. Затем осуществляется жесткая фиксация размытого отношения К 1,(е,е,е",и) (т=,Я) регулятора(в соответствии с табл.1 и 2), а также композиционный вывод по текущимлингвистическим значениям переменных: 25Ц =Е;о(Е о(Еео К(е,е,е ,ц=1,ш, (6)30Лингвистические значения управления 0(г=1,ш, д=1,2) подаются соответственно от задатчиков 71-7 е блоцка 7, фиксация отношения К(е,й,е ,ц)осуществляется тем, что входы управляемых ключей, стоящие на пересечении -1 строки 1-го столбца е-йстроки, жестко соединены с задатчи-.ком соответствующего уровня управле-.ния через шины подключения,Выходные сигналы всех ключей 13 -13 ,в и 14 1-41 суммируясь на выходных линиях, подаются соответственно на первый и второй входы сумматора16, с выхода которого суммарный сигнал поступает на вход фильтра 18, сигснал с выхода которого поступает навход третьего усилителя 3, где, умножаясь на постоянный масштабирующийкоэффициент формируется выходной сиг50нал регулятора. формула изобретения Регулятор с размытой логикой, содержащий первый усилитель, вход которого соединен через второй усилитель с входом дифференциатора, и последовательно 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 щ и й с я 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 подключенысоответственно к векторным выходамблока квантования интеграла ошибкии 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.1587466 Улр Ь. иг Сост хред итель А.Лаще М.Моргентал Корректор А.Обручар едактор Н,в Заказ 38 Госуд Производственно-и тельский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина,Тираж 663 Подписноетвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб.д. 4/5