HYBRIDNÁ ADAPTÍVNA FUZZY IDENTIFIKÁCIA A RIADENIE NA NELINEÁRNYCH SYSTÉMOCH

Anton Andrejčák

Úvod

- myšlienka adaptívneho riadenia- cieľ adaptívneho riadenia- priame, nepriame, hybridné fuzzy

regulátory- fuzzy modelovacie pravidlá- fuzzy riadiace pravidlá

Priame adaptívne riadenie

- regulačné parametre sa nastavujú priamo redukovaním nejakej normy z výstupnej chyby

- zohľadňuje sa tu iba jeden typ chýb pri nastavovaní parametrov na rozdiel od nepriamého riadenia

Nepriame adaptívne riadenie

- parametre sústavy sa odhadujú, regulátor je navrhnutý na základe týchto hodnôt

- na návrh adaptívneho regulátora je použitá samoladiaca metóda

- -metóda obsahuje kontrolu štruktúry a vzťahu medzi parametrami sústavy a regulačnými parametrami.

Fuzzy logické systémy

- fuzzy logika,rozšírenie boolovskej algebry, lepšia práca s nepresnými dátami.

- pracuje aj s inými pojmami ako áno alebo nie

- hlavné časti FLS- fuzzifikátor, báza fuzzy pravidiel, fuzzy riadiaca štruktúra, defuzzifikátor.

Hybridné adaptívne fuzzy regulátory

- ak uvažujme  n-ticu usporiadaného nelineárného systému s regulovateľnou kanonickou formou

 

- Potom cieľom riadenia je nájsť spätnoväzobné riadiace pravidlá u=u(x,t) tak, že stanovíme polohu dráhy x(t ) a dostávame želanú trajektóriu

Samoladiaci fuzzy regulátor

- je navrhnutý na základe odhadovaného modelu sústavy, predpokladáme , že tento model je pravdivý

- odhadované parametre sústavy sú nastavované online algoritmom

- Dynamický systém regulujeme tzv. Spätnou lineárnou metódou

- Funkcie f a g slúžia v tejto metóde na konštrukciu riadiacého pravidla

Samoladiaci fuzzy regulátor

- spätnoväzobné riadiace pravidlo

- sledovaná výstupná chyba

Adaptívne pravidlá pre nastavovanie parametrov

- cieľom je vytvoriť adaptívne pravidlá pre nastavenie parametrov

- pre výber adaptívnych pravidiel môžeme použiť prístup pomocou Lyapunovho prebudovania, Lyapunová funkcia klesá pozdĺž trajektórie adaptívneho systému.

- Wang navrhol adaptívne pravidlá

Návrh hybridného fuzzy regulátora

- môžeme ho popísať v jednotlivých krokoch- offline predspracovanie

- špecifikácia jednotlivých parametrov

- počiatočná konštrukcia regulátora- definícia fuzzy množiny, funkcie príslušnosti, špecifikácia bázy pravidiel

- online adaptácia- aplikovanie spätnoväzobnej regulácie, nastavovanie vektora parametrov pomocou adaptívnych pravidiel

Identifikáčný model nelineárnej sústavy

- Pre nelineárnu sústavu nepotrebujeme nastavovať nové parametre pre identifikáciua teda môžme definovať nasledujúci identifikačný model nelineárnej sústavy

kde je vstup identifikáčného modelu x = (x1ˇ,x2ˇ,....,xnˇ)T

u

Identifikáčný model nelineárnej sústavy

- ked vstupný signál vybudí systém, súčasne identifikačný model modeluje chyby

- modelovacie chyby sa používajú v adaptívnom algoritme pre nastavenie parametrov a parametrov regulátora

- nastavenie regulátora nepriamím adaptívnym riadením

Identifikáčný model nelineárnej sústavy

- navrhnuté hybridné adaptívne pravidlá

- kde je modelovacia chyba a g je kladná konštanta

Schéma hybridného adaptívneho

FLS

Výsledky simulácie- Duffingov vynútený oscilačný systém

Obrázok 2. Uzavretý stav systému používajúci priamy adaptívny fuzzy regulátor pre chaotický systém. (a) Stav x1(t) a jeho požadovaná hodnota ym(t). (b) Stav x2(t) a jeho požadovaná hodnota y´m(t).

Obrázok 3. Uzavretý stav systému používajúci hybridný adaptívny fuzzy regulátor pre chaotický systém. (a) Stav x1(t) a jeho požadovaná hodnota ym(t). (b) Stav x2(t) a jeho požadovaná hodnota y´m(t).

Výsledky simulácie- - Duffingov vynútený oscilačný systém

Obrázok 4. Norma pre vektor sledovanej chyby v regulovanom chaotickom systéme.

Obrázok 5. Porovnanie modelovacej chyby pre uzavretý systém v regulovanom chaotickom systéme. (a) Priamy adaptívny fuzzy regulátor. (b) Hybridný adaptívny fuzzy regulátor.

Výsledky simulácie – invertovaný kmitavý systém

Obrázok 6. Uzavretý systém v tvare x1(t)= (q t), pre invertovaný kmitavý systém pre 2 počiatočné podmienky, použitý priamy adaptívny fuzzy regulátor –prerušovaná čiara, hybridný fuzzy regulátor-plná čiara.

Záver

- zhodnotenie výsledkov simulácií- výhody, nevýhody jednotlivých

adaptívnych regulátorov

Ďakujem za pozornosť