unui sistem de control al temperaturii utilizÂnd … · unui sistem de control al temperaturii...
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 <premisa> atunci <concluzia>
• 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