3.5.4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРАВИЛ УПРАВЛЕНИЯ

Рассмотрим примеры критериев работы водяных насосов, которые используют квалифицированный рабочий.

1. Если текущий уровень воды в насосном колодце высокий и предполагается его повышение, включается еще один насос.

2. Если уровень воды в насосном колодце низкий и предполагается его понижение, выключается один из насосов.

3. Если предполагается резкое увеличение притока дождевой воды, экстренно включается насос и поддерживается низкий уровень воды в насосном колодце.

4. Если при увеличении притока воды делается заключение об отсутствии опасности, работа насосов поддерживается в прежнем режиме даже при повышении уровня воды.

5. В случае большого притока дождевой воды уровень воды в насосном колодце в целях безопасности поддерживается на нижней отметке.

Отличительной особенностью этих оценок является их двухэтапность.

Этап 1: ситуация с притоком дождевой воды безопасна? Требует внимания?

Текущий приток дождевой воды большой? Маленький?

Приток дождевой воды в дальнейшем будет увеличиваться? Не будет увеличиваться?

Этап 2: соответствует ли текущий уровень воды в колодце Оценке обстановки с притоком дождевой воды?

Необходимо включение дополнительного насоса?

Необходимо выключение насоса?

Таким образом, нечеткое адаптивное управление можно применить, если в качестве параметра оборудования принять оценку безопасности с учетом ситуации с притоком дождевой воды, выбрать в качестве эталонных состояний безопасное состояние (даже если при обычных дождях уровень воды в насосном колодце несколько повышен) и опасное состояние (когда приток дождевой воды во время, например, тайфунов значителен) и использовать как показатель оценки текущего состояния притока вода (при обычных дождях во время тайфунов Оценка уровня

воды в насосном колодце и тенденции его изменения различны в зависимости от ситуации с притоком воды, поэтому наиболее подходящим методом адаптации является адаптация по со функции принадлежности предпосылки, т. е. если выполняется адаптация по со двух функций принадлежности предпосылок, цель первой из которых - сдерживать по возможности частоту включений и выключений насосов при обычных дождях, а цель другой - безопасность во время тайфунов, то появляется возможность согласованной работы водоотливных насосов в ответ на ситуацию с притоком дождевой воды [16].

На рис. 3.37 приведена блок-схема вычислений при данном управлении. Сначала исходя из текущего притока воды и интенсивности осадков, по которой прогнозируется ожидаемый в дальнейшем объем дождевой воды, делается вывод о ситуации с притоком воды. Поскольку непосредственно измерить объем прибывающей воды невозможно, используют измерение пропускной способности насоса. По значению вывода о) с учетом уровня воды в насосном колодце и тенденции его изменения осуществляется адаптация функции принадлежности предпосылки первого правила управления, используемого для вывода пропускной способности. Число работающих насосов определяется по пропускной способности, полученной в результате нечеткого вывода. Для нечеткого вывода использован следующий метод: функция принадлежности заключения правила управления умножается на минимальную степень принадлежности предпосылки, затем определяется центр тяжести функции принадлежности, полученной с помощью операции МАХ для всех правил управления [17]. Функции принадлежности предпосылки и заключения имеют треугольную форму. Таким образом, адаптивное вычисление функции принадлежности предпосылки с использованием параметра выполняется следующим образом:

Например, целевые уровни при обычном дожде и тайфуне представлены на рис. 3.38 непрерывными линиями, а целевой уровень при - штриховой линией (ММ уровня Н). Аналогично по формуле (3.28) и значению вычисляются

(см. скан)

Рис. 3.37. Блок-схема нечеткого адаптивного управления.

все функции принадлежности уровня воды в насосном колодце и тенденции его изменения. Используя полученные функции и нечеткий вывод по правилу управления 1, можно осуществить нечеткое адаптивное управление, выбрав в качестве показателя адаптируемости величину

В табл. 3.8 и 3.9 приведены примеры правил управления, используемые при нечетком адаптивном управлении водоотливными насосами, а в табл. 3.10 и 3.11 - смысл соответствующих нечетких переменных.

Нечеткие переменные предпосылки имеют пять градаций (SA, SM, ММ, ML, LA), а нечеткие переменные заключения - шесть или семь градаций. Скобки в табл. 3.9 при словесном описании смысла правил управления означают, что «если интенсивность осадков обычная (ММ), а пропускная способность насосов довольно высокая (ML), то приток довольно сильный (ML)». На рис. 3.39 показан пример функции принадлежности, поясняющий смысл нечеткой переменной.

Число представленных здесь правил управления состав-

Таблица 3.8. Пример правила управления 1.

Уровень воды Н

Таблица 3.9. Пример правила управления 2.

Пропускная способность насосов

Таблица 3.10. Смысл нечетких переменных предпосылок

(см. скан)

Таблица 3.11. Смысл нечетких переменных заключений

(см. скан)

Рис. 3.38. Адаптация функции принадлежности целевого уровня

Рис. 3.39. Пример функции принадлежности пропускной способности насосов.

в общей сложности 50; если проектировать правила для обычного нечеткого вывода, то их число составит 625 (54), поскольку имеются четыре исходные ситуации. Таким образом, можно существенно сократить число правил. Это упрощает проектирование правил и повышает надежность управления.