і вихідних величин, що використовуються при реалізації алгоритму нечіткого висновку Мамдані)
Рис.3.7 (б). Функції приладдя кортежів лінгвістичних змінних, що визначають нечітке уявлення вхідних і вихідних величин, що використовуються при реалізації алгоритму нечіткого висновку Мамдані
На рис.3.8 для порівняння представлений перехідний процес при альтернативному ПІД-регулюванні з параметрами регулятора, розрахованими за мінімаксне критерієм виходячи з математичних очікувань постійних часу об'єкта управління. Незважаючи на те, що розглянуте в даному прикладі уявлення складного слабоструктурированное об'єкта допомогою апериодических ланок з нестаціонарними постійними часу досить віддалено нагадує реальну складну систему, аналіз отриманих перехідних характеристик дозволяє зробити висновок про стійкість розглянутого нечіткого управління, а також як про його недоліки у вигляді великих інерційності і перерегулювання, так і про його переваги з точки зору мінімізації СКО при стабілізації стаціонарного режиму об'єкта управління, в порівнянні з традиційним ПІД-регулятором.
Рис.3.8. Перехідні процеси в складній САУ з контролером Мамдані (1) і з ПІД-регулятором (2)
Таким чином, динаміка САУ з нечітким контролером цілком визначається архітектурою системи нечіткого виводу: методом побудови і змістом бази продукційних правил, а також способом реалізації алгоритму нечіткого виводу. Тому при проектуванні розглянутого типу САУ з особливою ретельністю необхідно підходити до вибору експертів, методикам експертного опитування і формування бази правил. Що стосується вибору способів реалізації окремих етапів алгоритму нечіткого виводу, то, як вже було зазначено раніше, це питання нині вирішується більшою мірою інтуїтивно, оскільки поки не існує закінченою і цілісної методики синтезу алгоритму нечіткого виводу на базі продукційних правил, що дозволяє реалізувати нечітке управління відповідно до заданої заздалегідь який або оцінкою необхідної якості даного управління. Як правило вибір конкретного алгоритму нечіткого виводу здійснюється з обмеженого числа їх можливих реалізацій емпіричним шляхом. Питання аналітичного конструювання нечіткого контролера, що реалізує нечітке управління об'єктом «найкращим» (у сенсі якого або критерію) чином на даний момент залишається відкритим.
3. САУ температурою ферментатора
Об'єктом управління є біохімічний процес ферментації, пов'язаний з життєдіяльністю спеціалізованої культури мікроорганізмів і протікає в спеціальному пристрої - ферментаторі, в якому підтримується певний температурний режим. Мета управління полягає в стабілізації температури середовища ферментатора, найбільш сприятливою для росту і розвитку мікроорганізмів. Найбільш відповідальним з погляду кінетики процесу є момент запуску процесу ферментації і висновок об'єкта управління в сталий режим з фіксованою температурою середовища ферментатора, оскільки на даному етапі відбувається масове зростання колонії мікроорганізмів, що супроводжується додатковим тепловиділенням, пов'язаним з їх життєдіяльністю. Таким чином, при виведенні ферментатора на усталений температурний режим необхідно враховувати власне тепловиділення живильного середовища ферментатора.
Процес розмноження мікроорганізмів у живильному розчині з обмеженими ресурсами описується рівнянням Ферхюльста:
dN dt=KN N max - NN max,
де N - концентрація мікроорганізмів в одиниці живильного розчину, N max - максимальна можлива концентрація мікроорганізмів в одиниці живильного розчину при заданій концентрації поживних речовин і температурному режимі, K - коефіцієнт, що відображає швидкість росту колонії і залежний від сукупності факторів, що визначають швидкість розмноження мікроорганізмів. Як правило, K більшою мірою залежить від температури і є функцією колоколообразного виду з максимумом в точці із значенням температури, найбільш сприятливою для розмноження мікроорганізмів. тобто і при низьких, і при високих температурах розвиток колонії істотно сповільнюється. Власне тепловиділення колонії T 1=k 1 N, де T 1 - надмірна температура, обумовлена ??життєдіяльністю мікроорганізмів, k 1 - коефіцієнт пропорційності.
Опалення ферментатора здійснюється за допомогою калорифера з теплоносієм, витрата якого регулюється клапаном витрати з електроприводом. Постійна часу розвитку колонії істотно більше постійної часу теплових перехідних процесів. Однак, для того щоб при регулюванні температури середовища ферментатора не відбувалося різких температурних стрибків, небажаних для процесу біохімічного синтезу, за допомогою специфічних технічних рішень (теплоізоляція, рівномірний розподіл тепла за рахунок введення безлічі тепловиділяючих елементів і т.п.) штучно збільшують час пере...
