unui sistem de control al temperaturii utilizÂnd … · unui sistem de control al temperaturii...

of 18 /18
DEZVOLTAREA ŞI IMPLEMENTAREA UNUI SISTEM DE CONTROL AL TEMPERATURII UTILIZÂND CONTROLER FUZZY

Author: others

Post on 22-Jan-2020

22 views

Category:

Documents


0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • DEZVOLTAREA ŞI IMPLEMENTAREA

    UNUI SISTEM DE

    CONTROL AL TEMPERATURII

    UTILIZÂND

    CONTROLER FUZZY

  • Cuprins

    Fundamentare teoretică

    Implementare practică

    Rezultate experimentale

    Concluzii

    2

  • Fundamentare teoretică

    • 1965 - Lotfi Zadeh

    • apartenenţa unui obiect la o mulţime - valori între 0 şi 1

    • limbaj natural: dacă atunci

    • mulţime fuzzy - clasă de obiecte cu grade de apartenenţă continue

    • SLF: mulțimi (intrare, ieşire), reguli fuzzy, raționament fuzzy

    Logica fuzzy

    Mulţimi fuzzy de

    intrare (A)

    Baza de reguli

    fuzzyMulţimi fuzzy de

    ieşire (B)

    FuzzificareInferenţă

    Y*=X*○(X→Y)Defuzificare

    Baza de cunoştinţe

    x*

    Valori tranşante de intrare

    X*Y* y*

    Valori tranşante la ieşire

    Operaţii fuzzy

    Mulţimi fuzzyMulţimi fuzzy

    Flu

    x d

    e i

    nfo

    rmaţi

    i

    Flux de calcul

    3

  • eroare ∑∑ procesprescriere ieşire

    ++

    +

    +

    P

    I

    D

    )(teK p

    t

    i

    p dtteT

    K0

    )(1

    dt

    tdeTK dp

    )(

    -

    )(tuc

    Controler clasic

    Fundamentare teoretică

    ])(

    )(1

    )([0

    t

    d

    i

    p

    dt

    tdeTdtte

    Ttek

    cu

    4

  • Controler fuzzy

    • reguli definite de utilizator

    • fiecărei reguli îi corespunde o mulţime parţială de ieşire

    • ∆e = e(k) - e(k-1)

    ∑ ieşire+

    -∑

    Controler fuzzy

    Întârziere

    ∆t

    senzor

    Element de control

    *y e

    ∆e

    cu

    y

    yye *

    Fundamentare teoretică

    5

  • Implementare practică

    Incinta termică Platforma EEboard

    CAN

    CNA

    Senzor

    Execuţie

    Prelucrare

    analogică pentru

    achiziţie

    Placa de sunetMATLAB/

    Simulink

    Prelucrare

    analogică pentru

    comandă

    Flux comandă

    Flux achiziţie

    Controler

    fuzzy

    Placă de sunet - limitare cuplaj capacitiv

    valori tensiune: [-1V; +1V]

    - amplificare

    achiziţie 3:1

    comandă 1:1

    Schema de principiu

    6

  • Incinta termică

    Senzor

    LM35

    factor de scală liniar +10 mV/°C

    măsurarea temperaturii în intervalul -55°C,+125°C

    temperatura citită - diferită cu 0.01 °C de temperatura suprafeţei

    precizie 0.5 °C (la +25 °C )

    tensiune de alimentare - între 4V şi 30V

    Rezistenţă termică (element de incalzire)

    două rezistenţe ceramice conectate în paralel

    Implementare practică

    echivR

    VP

    2

    7

  • Platforma EEboard

    Flux de achiziţie

    Implementare practică

    LM741

    +

    -

    V+

    V-

    OUT LM555 GND

    TRIGGEROUTPUTRESET

    CONTROLTHRESHOLDDISCHARGE

    VCC

    Vee

    9

    0

    Vcc

    1k

    Vcc

    GND

    Vcc

    1k

    2.2u

    0

    Vcc

    -9

    0

    GND

    Vee

    Vee

    11k

    1k

    0

    LM35

    Vcc OUT

    GN

    D

    GND

    Vcc

    LM741

    +

    -

    V+

    V-

    OUT

    3k

    0

    Vcc

    Vcc

    1k

    1k

    47n

    0

    Amplificator Av=12LM555

    Repetor

    Senzor de

    temperatură

    8

  • 9/5

    Structura internă și funcționare CI 555

    Tensiunile de referinta pentru

    comparatoarele C1 si C2 sunt

    fixate de catre reteaua rezistiva

    R1- R1-R1 care divide tensiunea

    VCC:

    comV

    CCV3

    1

    Prag de sus (C1):

    Prag de jos (C2):

    Daca se utilizeaza tensiunea

    de comanda Vcom :

    2

    comV

    Prag de sus (C1):

    Prag de jos (C2):

    Vcom stabileste astfel nivelul semnalului variabil

  • Rezultate experimentale

    Semnalul preluat de la 555

    Semnalul preluat de la senzor

    Semnalul transmis spre Simulink

    Flux de achiziţie

    10

  • Platforma EEboardImplementare practică

    Flux de comandă

    9

    0

    Vcc

    -9

    0

    Vee

    LM741

    +

    -

    V+

    V-

    OUT

    LM741

    +

    -

    V+

    V-

    OUT

    D

    10u 27k

    6.8k

    Q1

    2N2221

    22k

    Q2

    BD237

    0

    0 0

    5.5k

    1k

    0

    +12

    0

    Vsursa Vcc

    Vee

    Vee

    Vcc

    Vsursa

    Detector de vârf pozitiv

    Amplificator Av=6.5

    Tranzistor Darlington

    Rezistenţa

    termică

    11

  • Semnalul provenit din Simulink

    Semnalul de la iesirea detectorul de vârf

    Rezultate experimentaleFlux de comandă

    12

  • Schemă SimulinkImplementare practică

    13

  • Controler fuzzy T-S

    Implementare practică

    Variabile de intrare: e, de3 mulţimi de tip zmf, gauss, smf

    Variabila de ieşire: du3 mulţimi singleton: Ne = -0.2

    Ze = 0

    Po = 0.2

    Baza de reguli

    e

    de

    N Z P

    N Ne Ne Ze

    Z Ne Ze Po

    P Ze Po Po

    14

  • Exemplu de activare a regulilor

    Reguli activate

    – 5: Dacă (e Є Z) şi (de Є Z) atunci (du Є Ze)

    – 8: Dacă (e Є P) şi (de Є Z) atunci (du Є Po)

    Defuzzificare - medie ponderată

    Implementare practică

    85

    8855*

    zzy

    15

  • Evoluţia temperaturii incintei:Tref=45°C

    Rezultate experimentale

    16

  • Rezultate experimentaleEvoluţia semnalelor: Tref=45°C

    Te

    cu →

    maxcu

    cdue → 0

    cu

    e, cdu cu, → const.

    17

  • Rezultate experimentaleEvoluţia temperaturii incintei:Tref-variabilă

    45°C 37°C

    18