для стартапов
и инвесторов
Изобретение относится к области управления в реальном масштабе времени сложными объектами и быстротекущими процессами с многопараметрической зависимостью функции управления, которые не удается представить математической моделью в виде дифференциальных уравнений. Технический результат - повышение быстродействия управления при снижении аппаратной избыточности. Многопараметрический нечеткий процессор для систем автоматического управления характеризуется тем, что содержит N фаззификаторов, на которые подаются значения N параметров объекта управления, блок памяти, N рядов однотипных устройств вычисления управляющих сигналов, которые выполняют параллельное вычисление значений функции управления. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
в дискретных точках области изменения параметров U1, U2, U3, …, UN объекта управления заранее известны в результате экспериментальных или теоретических исследований N-мерной функции управления, в котором в процессе управления определяют текущие значения параметров объекта управления U
, причем искомое значение управляющего сигнала
находится в такой же пропорции к паре значений управляющего сигнала
и
, как и значение U
при четном значении целой части выражения
и
при нечетном, j изменяется от 2 до N, в интервале [Ujmin, Ujmax] вычисляют 2N-j промежуточных значений управляющего сигнала
, причем искомое значение управляющего сигнала
находится в такой же пропорции к паре промежуточных значений управляющего сигнала
и
, как и значение U
и
, как и значение U
Изобретение относится к области управления в реальном масштабе времени сложными объектами и быстротекущими процессами, которые не удается представить математической моделью в виде дифференциальных уравнений. Технический результат - повышение быстродействия управления при снижении аппаратной избыточности, в унификации структуры нечетких регуляторов при изменении количества параметров объекта управления. Известен четкий логический регулятор для управления технологическими процессами [Патент RU №2445669, МПК G05B 13/02], в котором регулятор включает фаззификатор с семью входами, блок логического вывода с заданными функциями принадлежности четких термов переменных, на вход которого подаются входные и выходные переменные, а также дискретные входные и выходные переменные объекта управления, дефаззификатора, исполнительного устройства, объекта управления и датчика обратной связи. Сравнивающее устройство реализовано в составе условной части продукционных правил блока нечеткого логического вывода. Для повышения точности и быстродействия входные и выходные переменные регулятора представлены совокупностью четких термов, а дополнительное повышение быстродействия регулятора достигнуто автоматическим расположением с помощью ANY-TIME алгоритма в начало системы продукций правил с наибольшей частотой срабатывания. Расширение управляющих функций регулятора достигнуто за счет использования в антецедентах продукционных правил дискретных и выходных переменных объекта управления. Недостатками данного регулятора являются: последовательный способ обработки продукционных правил снижает быстродействие регулятора, применение прямоугольной формы функции принадлежности снижает точность регулирования в нечеткой области. Известен трехпозиционный регуляторов с адаптивной средней позицией [Патент RU №2220432, МПК G05B 13/02, G05B 11/18], в котором бесконтактность подключения функционального звена перенастройки достигается его подключением на выход трехпозиционного регулятора с фиксированными позициями параллельно с усилительным звеном с коэффициентом усиления К≥2 и последующей подачей суммарного сигнала этих двух параллельных ветвей на звено типа насыщения с единичным коэффициентом усиления и значениями сигналов насыщения, равными значениям крайних позиций исходного трехпозиционного регулятора относительно средней. Недостатками данного регулятора являются: применение в функциональном звене перенастройки схемы интегрирования, которая снижает скорость регулирования при выбеге регулируемой величины (параметра) в зону (из зоны) нечувствительности, применимость регулятора только с одним параметром объекта управления. Известен способ формирования нечеткого управляющего воздействия [Патент №2514127, МПК G05B 19/00], согласно которому предложен нечеткий адаптивный позиционный способ автоматического управления объектами с дискретными исполнительными устройствами, реализуемый посредством логического контроллера и заключающийся в формировании параметров управления по нечетким правилам и подаче этих параметров управления на объект, причем формирование параметров управления разделено на два уровня, на первом из которых с помощью нечеткой логики локализуется (выделяется) диапазон регулирования, в котором будет производиться дальнейшая адаптация, причем локализация диапазона регулирования производится путем определения основного (базового) значения параметра управления этого диапазона по формуле Недостатками данного способа является ограничение характеристики состояния объекта управления одним параметром, последовательная обработка продукционных правил, снижающее быстродействие, и использование только дискретного исполнительного устройства. Наиболее близкими по технической сущности к изобретению являются способ и устройство построения систем нечеткой логики [Патент №2417442, МПК G06N 7/02], при котором сначала формулируют последовательность правил нечеткой логики, затем каждому из этих правил назначают числовую характеристику - показатель качества управления, причем правила нечеткой логики реализованы на базе обученной нейронной сети, на входы нейронной сети подают информационные сигналы или сигналы от объекта управления, при этом на ее выходе формируется последовательность выходных сигналов или последовательность инструкций и рекомендаций, где обученная нейронная сеть является обученной большой искусственной нейронной сетью, причем каждое из правил нечеткой логики реализуют отдельным фрагментом обученной большой искусственной нейронной сети (доменом), где число доменов соответствует числу правил нечеткой логики и, кроме того, содержит некоторое избыточное число резервных доменов, причем один из доменов выполняет функции арбитра и коммутирует выходы доменов с выходами нейронной сети с учетом показателя качества управления. Недостатками данного способа и устройства является техническая сложность доменной нейронной сети, которая реализуется с применением компьютерных компонентов. Компьютерные компоненты требуют программной обработки, что также является существенным недостатком устройства, так как значительно снижают быстродействие, достигнутое за счет распараллеливания обработки продукционных правил. Цель настоящего изобретения: - повышение быстродействия вычисления значения управляющего сигнала; - упрощение структуры устройств нечеткого регулирования. Технический результат заявленного способа и устройства для его реализации: - увеличение быстродействия за счет аппаратное распараллеливание вычисления значения нечеткой функции регулирования; - унификация блоков обработки нечетких правил регулирования. Технический результат в патентуемом способе синтеза управляющего сигнала в области нечетких значений функции управления достигается тем, что исходные значения управляющего сигнала Технический результатв патентуемом многопараметрическом нечетком процессоре достигается тем, что он содержит В патентуемом способе значения управляющего сигнала где В интервале [ где Структурная схема многопараметрического процессора (в дальнейшем - процессор), предназначенного для систем регулирования и автоматического управления техническими и технологическими объектами, приведена на фиг.1. Устройство содержит Рассмотрим работу процессора. Перед началом работы в режиме управления в блоке памяти 3 процессора хранятся значения управляющего сигнала, которые получают и записывают заранее по результатам экспериментальных или теоретических исследований В режиме управления на входы процессора поступают текущие аналоговые значения параметров объекта управления Из блока памяти 3 с выходов 61, …, 6S, где S=2 Фаззификаторы и УВУС реализуются на аналоговых схемах, содержащих компараторы, управляемые ключи, схемы аналоговых вычислений, ситуационные процессоры [Патент №2541850, МПК G06G7/25]. Блок памяти реализуется на цифроаналоговых схемах и микропроцессорах. Ограничения на количество параметров объекта управления определяется только применяемой элементной базой. Предлагаемый способ эффективен при монотонном характере функции управления в промежутках между соседними экспериментальными значениями в Использование данного изобретения позволит снизить время отклика существующих автоматических регуляторов, используемых для управления сложными техническими и технологическими объектами с быстро протекающими процессами, путем параллельной аппаратной обработки правил расчета функции управления., где Uад1 - адаптируемый параметр управления, Uo и Uk - параметры управления в двух крайних (противоположных) состояниях В объекта,
нормированный эквивалент состояния объекта (
при Bo,
при Bk, где Bo - начальное состояние объекта, Bk - конечное состояние объекта), принимаемого за значение параметра адаптивной средней позиции на данном диапазоне, а на втором уровне значение параметра управления определяется с помощью адаптивного трехпозиционного способа регулирования.
в дискретных точках области изменения параметров
, причем искомое значение управляющего сигнала
находится в такой же пропорции к паре значений управляющего сигнала
и
, как и значение
при четном значении целой части выражения
и
при нечетном,
, причем искомое значение управляющего сигнала
находится в такой же пропорции к паре промежуточных значений управляющего сигнала
и
, как и значение
и
, как и значение
полученные в результате экспериментальных или теоретических исследований поведения объекта управления в дискретных точках
,
,
- крайние значения параметров объекта управления, ограничивающие выбранную подобласть в дискретной модели
,
, где
- значения параметров объекта управления. Кортежи определяют множество правил выбора значения сигнала управления в дискретных точках. Каждый параметр объекта управления
где
параметров объекта управления в дискретных точках области изменения
всех дискретных точек в углах
с выхода 62
с выхода 62
,
на пятый вход 25
На выходе
, которое рассчитывается по формуле (1). При
на пятый вход 25
На выходе
, которое рассчитывается по формуле (2). В