8.5.3. Управление процессом подогрева воды.
В работе [31] описывается нечеткий алгоритм, построенный на основе опыта человека-оператора, позволяющий управлять установкой подогрева воды, управление которой обычными способами затруднено из-за нелинейности и изменчивости процесса.
Управляемый процесс подогрева воды. На рис. 8.12 схематически показана установка подогрева воды. Бак с теплой водой разделяется на несколько отсеков. Переменный поток холодной воды 
проходит последовательно отсеки и покидает бак в последнем отсеке. Холодная вода нагревается в теплообменнике, в котором течет по трубам переменный поток горячей воды 
с температурой около 90°С. Задача состоит в поддержании постоянной температуры воды в одном из отсеков и, по возможности, в сохранении постоянства потока 
посредством регулирования динамических значений и 
Температура воды, покидающей нагревающий отсек, должна регулироваться так, чтобы минимизировать время задержки потока воды. Для такого процесса обычно требуется постоянное количество воды, так что поток 
во время устойчивого периода должен поддерживаться постоянным. Поток 
может быть изменен только во время изменения желаемой температуры. Следовательно, основной переменной, используемой при управлении процессом, будет поток горячей воды 
Рис. 8.12. Схема процесса подогрева воды
Предыдущие исследования этого процесса показали, что при создании управляющих (регулирующих) устройств возникают трудности, связанные с преодолением нелинейности, асимметричности процессов нагревания и охлаждения, различных помех, с сокращением времени реагирования устройств. С другой стороны, на протекание процесса влияет окружающая среда.
Нечеткий логический регулятор процесса подогрева воды. Для описания функций принадлежности нечетких множеств, характеризующих нечеткие оценки значений, была выбрана функция 
Этот вид функции удобен тем, что, изменяя параметры 
, можно получить хорошее приближение желаемой функции: с позволяет менять точку, в которой минимум нечеткости 
а изменяет протяженность функции принадлежности (ее ширину); 
позволяет менять контрастность.
Нечеткие множества, используемые в алгоритме, описывались функциями принадлежности, приведенными в табл. 8.7. В табл. 8.7 х обозначает отклонения температуры от фиксированного значения, 
изменение отклонения, 
поток теплой воды, 
изменение 
поток холодной воды.
Таблица 8.7 (см. скан)
Первая стратегия описывается следующим множеством правил;
(см. скан)
Вторая стратегия реализуется следующими правилами:
(см. скан)
(см. скан)
Третья стратегия описывается следующим множеством правил:
(см. скан)
Человек-оператор может использовать несколько стратегий поддержания температуры около желаемого значения. Обычно для вычисления величины изменения входа оператор использует отклонение и скорость изменения отклонения температуры.
Для сравнения были проанализированы три стратегии:
1. При оценке необходимого изменения величины входного потока оператор использует отклонение и скорость изменения отклонения температуры.
2. При изменении входного потока оператор использует информацию только об отклонении температуры.
3. При регулировании потока около нейтрального положения оператор использует отклонепие температуры.
В третьей стратегии предполагается известным абсолютное значение потока 
при котором имеет место устойчивое состояние установки. Следовательно, предполагается известной температура постоянного потока.
Эти правила описывают стратегию в случае, когда температура ниже нормы. Аналогичное множество правил было использовано для случая, когда температура выше нормы.
Сравнительный анализ нечетких логических регуляторов, использующих описанные множества правил, соответствующих стратегиям, показал, что первые два регулятора работают с точностью подобной точности человека-оператора (колебания температуры были около 
Третий регулятор показал лучшие результаты (колебания температуры около 0,5°С). Это объясняется тем, что в третьем регуляторе использовалась информация о величине потока в устойчивом состоянии.
