ЖУРНАЛ «СТА» №1/2007

рис. 27 [9]. Существует много модификаций структуры, изо- бражённой на рис. 27, например, см. [5]. Н ЕЧЁТКАЯ ЛОГИКА , НЕЙРОННЫЕ СЕТИ И ГЕНЕТИЧЕСКИЕ АЛГОРИТМЫ ПИДрегуляторы, описанные в предыдущих разделах, имеют плохие показатели качества при управлении нелиней- ными и сложными системами, а также при недостаточной информации об объекте управления. Характеристики регу- ляторов в этих случаях можно улучшить с помощью методов нечёткой (фаззи) логики, нейронных сетей и генетических алгоритмов. Перечисленные методы за рубежом называют “softcomputing”, подчеркивая их отличие от “hardcomputing”, состоящее в возможности оперировать с неполными и неточными данными. В одном контроллере могут применяться комбинации перечисленных методов (фаззиПИД, нейроПИД, нейрофаззиПИДрегуляторы с генетическими алгоритмами). Основным недостатком нечётких и нейросетевых контрол- леров является сложность их настройки (составления базы правил и обучения нейронной сети). Нечёткая логика в ПИД-регуляторах Нечёткое управление (управление на основе методов теории нечётких мно- жеств) [12] используется при недоста- точном знании объекта управления, но наличии опыта управления им, в нели- нейных системах, идентификация кото- рых слишком трудоёмка, а также в слу- чаях, когда по условию задачи необходи- мо использовать знания эксперта. При- мером может быть доменная печь или ректификационная колонна, математи- ческая модель которых содержит много эмпирических коэффициентов, изме- няющихся в широком диапазоне и вы- зывающих большие затруднения при идентификации [12]. В то же время ква- лифицированный оператор достаточно хорошо управляет такими объектами, пользуясь показаниями приборов и на- копленным опытом. ПИДрегуляторы с нечёткой логикой в настоящее время используются в ком- мерческих системах для наведения теле- камер при трансляции спортивных событий, в системах кон- диционирования воздуха, при управлении автомобильными двигателями, для автоматического управления двигателем пылесоса и в других областях. Поскольку информация, полученная от оператора, выра- жена словесно, для её использования в ПИДрегуляторах применяют лингвистические переменные и аппарат теории нечётких множеств, который был разработан Л. Заде в 1965 году [13]. Основная идея этой теории состоит в следующем. Если в теории чётких множеств некоторый элемент (напри- мер, температура 50 градусов) может принадлежать множе- ству (например, множеству «температура горячей воды Т гор. ») или не принадлежать ему, то в теории нечётких мно- жеств вводится понятие функции принадлежности, которая характеризует степень принадлежности элемента множеству. При этом говорят, например, «температура 50 градусов при- надлежит множеству Т гор. со степенью принадлежности 0,264». Функцию принадлежности можно приближённо трактовать как вероятность того, что данный элемент при- надлежит множеству [14], однако такая интерпретация, хотя и является для инженеров более понятной, не является мате- 81 СТА 1/2007 www.cta.ru В З АПИС Н УЮ К НИЖК У ИНЖЕ Н Е РА а б Рис. 26. Модификации системы управления с предиктором Смита Рис. 27. Система управления с ППИ-регулятором Рис. 28. Структура нечёткого ПИ-регулятора