Preview

Мехатроника, автоматизация, управление

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Некоторые проблемные аспекты нечеткого ПИД регулирования

https://doi.org/10.17587/mau/19.762-769

Полный текст:

Аннотация

В последнее время на волне возросшего интереса к технологиям искусственного интеллекта в системах управления техническими объектами и технологическими процессами все чаще находят применение нечеткие регуляторы. Данные регуляторы осуществляют процесс выработки управляющих воздействий на базе нечеткой логики, применение которой обеспечивает проектирование систем управления, способных функционировать в условиях неполноты и нечеткости знаний о динамике объекта управления.

Нечеткие регуляторы открыли новое направление в области автоматического управления и, согласно мнению многих специалистов, имеют многообещающее будущее.

В настоящей работе анализируются динамические характеристики и алгоритмические особенности систем нечеткого ПИД регулирования, проводится сравнение качества процессов четкого и нечеткого регулирования.

Проведенный анализ позволяет констатировать отсутствие каких-либо реальных преимуществ нечетких регуляторов по сравнению с классическими четкими регуляторами. Более того, можно выделить ряд проблемных аспектов методологии нечеткого регулирования, важных для практической автоматики:

  • алгоритмы нечеткого регулирования существенно сложнее традиционных четких алгоритмов регулирования;
  • тезис о преимуществах нечетких регуляторов представляется сомнительным, поскольку каждый такой регулятор возможно заменить более эффективным и структурно менее сложным четким регулятором;
  • спорным является тезис о том, что на основе нечеткого подхода удается синтезировать работоспособные системы регулирования без априорных знаний и предпроектного обследования динамических свойств объектов регулирования;
  • нечеткий подход является сугубо эмпирическим и не позволяет на теоретическом уровне решать вопросы устойчивости, динамического качества и робастности синтезируемых систем регулирования;
  • алгоритмы нечеткого регулирования не применимы к сложным динамическим объектам. В частности, это касается многосвязных объектов регулирования и объектов с запаздыванием;
  • методология нечеткого регулирования не позволяет решать важные для инженерной практики вопросы оптимизации процессов регулирования.

Об авторах

А. Б. Филимонов
МИРЭА — Российский технологический университет
Россия
Доктор технических наук, профессор


Н. Б. Филимонов
МГУ им. М. В. Ломоносова; ИПУ им. В. А. Трапезникова РАН
Россия
Доктор технических наук, профессор


Список литературы

1. Fuzzy Sets, Fuzzy Logic, and Fuzzy Systems: Selected Papers by Lotfi A Zadeh (Advances in Fuzzy Systems — Applications and Theory: Vol. 6). Klir G. J. and Yuan B. ed. New York: World Scientific Pres, 1996. 840 p.

2. Асаи К., Ватада Д., Иваи С. и др. Прикладные нечеткие системы. Под ред Т. Тэрано, К. Асаи, М. Сугэно. М.: Мир, 1993. 368 с.

3. Ross T. J. Fuzzy Logic with Engineering Applications, Hoboken, NJ: Wiley, 2016. 580 p.

4. Passino K. M., Yurkovich S. Fuzzy Control. Addison Wesley Longman, Menio Park, CA, 1998. 522 p.

5. Деменков Н. П. Нечеткое управление в технических системах. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2005. 200 с.

6. Michels K., Klawonn F., Kruse R., Nürnberger A. Fuzzy Control: Fundamentals, Stability and Design of Fuzzy Controllers. Berlin, Heidelberg, New York: Springer Verlag, 2006. 410 p.

7. Бураков М. В. Нечеткие регуляторы. СПб.: Изд-во ГУАП, 2010. 236 с.

8. Гостев В. И. Проектирование нечетких логических регуляторов для систем автоматического управления. СПб.: БХВ-Петербург, 2011. 416 с.

9. Усков А. А. Системы с нечеткими моделями объектов управления. Смоленск: Смоленский филиал "РУК", 2013. 153 с.

10. Пегат А. Нечеткое моделирование и управление. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013. 798 с.

11. Леоненков А. В. Нечеткое моделирование в среде MATLAB и fuzzyTECH. СПб.: БХВ-Петербург, 2003. 736 с.

12. Штовба С. Д. Проектирование нечетких систем средствами MATLAB. М.: Горячая линия-Телеком, 2007. 288 c.

13. Денисенко В. В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием. М.: Горячая линия-Телеком, 2009. 608 с.

14. Astrom K. J., Hagglund T. Advanced PID control. ISA (The Instrumentation, System, and Automation Society), 2006. 460 p.

15. Панько М. А., Аракелян Э. К. Особенности нечетких алгоритмов регулирования в сравнении с классическими // Теплоэнергетика. 2001. № 10. С. 39—42.

16. Шанцева И. П. Фаззи-регулятор температуры электрических печей сопротивления // Вестник МЭИ. 2008. № 3. С. 51—56.

17. Мишта П. В., Бызов П. Г., Васильева Е. В. Нечеткая логика — современный путь развития теории управления // Известия ВолгГТУ. 2010. № 1. С. 139—142.

18. Бураков М. В., Коновалов А. С. Синтез нечетких логических регуляторов // Информационно-управляющие системы. 2011. № 1. С. 22—27.

19. Антипин А. Ф. О повышении быстродействия систем интеллектуального управления на базе нечеткой логики // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. 2013. № 5. С. 22—26.

20. Вильданов Р. Г., Бикметов А. Г., Самошкин А. И. Моделирование автоматической системы регулирования с fuzzy-регулятором // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 4. С. 140—146.

21. Демидова Г. Л., Кузин А. Ю., Лукичев Д. В. Особенности применения нечетких регуляторов на примере управления скоростью вращения электродвигателя постоянного тока // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2016. Т. 16, № 5. С. 872—878.

22. Волобуев М. Ф., Замыслов М. А., Мальцев А. М., Михайленко С. Б. Математическая модель канала управления высотой полета летательного аппарата с элементами нечеткой логики и ее сравнение с классической моделью // Проблемы безопасности полетов. 2017. № 9. С. 36—48.

23. Куликова И. В. Влияние выбора алгоритмами нечеткого вывода на точность работы нечеткого регулятора // International Journal of Advanced Studies, 2017. Vol. 7, N. 4—3. P. 66—75.

24. Земцов А. Ф., Грязнов И. Е., Поступаева С. Г. Сравнительный анализ и исследование работы классического ПИД-регулятора с "нечеткими" его разновидностями // Известия ВолгГТУ. 2018. № 2. С. 63—66.

25. Ротач В. Я. О фази-ПИД-регуляторах // Теплоэнергетика. 1999. № 8. С. 32—36.

26. Ротач В. Я. Теория автоматического управления: учебник для вузов. М.: Изд. Дом МЭИ, 2008. 396 с.

27. Филимонов А. Б., Филимонов Н. Б. О мнимых превосходствах алгоритмов нечеткого регулирования // Проблемы управления и моделирования в сложных системах: Труды ХIII Междунар. конф. Самара: Самарский НЦ РАН, 2011. С. 104—109.

28. Филимонов А. Б., Филимонов Н. Б. К вопросу построения нечетких ПИД-регуляторов // Мехатроника, автоматика и робототехника. 2018. № 2. С. 112—116.

29. Mamdani E. H. Application of Fuzzy Algorithm for Simple Dynamic Plant // Proc. IEEE. 1974. Vol. 121, N. 12. P. 1585—1588.


Для цитирования:


Филимонов А.Б., Филимонов Н.Б. Некоторые проблемные аспекты нечеткого ПИД регулирования. Мехатроника, автоматизация, управление. 2018;19(12):762-769. https://doi.org/10.17587/mau/19.762-769

For citation:


Filimonov A.B., Filimonov N.B. Sertain Problematic Aspects of Fuzzy PID Regulation. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. 2018;19(12):762-769. (In Russ.) https://doi.org/10.17587/mau/19.762-769

Просмотров: 61


ISSN 1684-6427 (Print)
ISSN 2619-1253 (Online)