76
INTELIGENTNO UPRAVLJANJE Fuzzy upravljanje 1 Fuzzy upravljanje Vanr.prof. dr. Lejla Banjanović- Mehmedović Inteligentno upravljanje Copyright: Lejla Banjanovic- Mehmedovic

IU8 Fuzzy upravljanje primjeri - lejla-bm.com.ba · PID – kao ulazi se ... Primjer: Fuzzy logika – regulacija nivoa tečnosti u rezervoaru Analiziramo problem regulacije nivoa

Embed Size (px)

Citation preview

INTELIGENTNO UPRAVLJANJE

Fuzzy upravljanje

1

Fuzzy upravljanje

Vanr.prof. dr. Lejla Banjanović-Mehmedović

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

Načini primjene fuzzy sistema u upravljanju

� Direktno fuzzy upravljanje (fuzzy upravljanje u zatvorenoj sprezi)

� Fuzzy upravljanje u otvorenoj sprezi

� Fuzzy adaptivno upravljanje

� Osim toga, fuzzy sistemi se mogu koristiti za identifikaciju i estimaciju

2Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

Inteligentno upravljanje

Direktno fuzzy upravljanje

� Fuzzy sistem predstavlja regulator u direktnoj grani sistema upravljanja

� Ulaz u fuzzy regulator je signal greške, izvod greške, sekvenca zakašnjelih vrijednosti greške, sekvenca zakašnjelih vrijednosti izlaza iz regulatora i sl.

3Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

Inteligentno upravljanje

Direktno fuzzy upravljanje

� Za SISO sisteme, fuzzy zakon upravljanja može biti:� P – kao ulaz se dovodi samo signal greške

� PD – kao ulazi se dovode signal greške i mjera njene promjene

� PI – kao ulazi se dovode signal greške i suma zakašnjelih vrijednosti signala greške

� PID – kao ulazi se dovode signal greške, mjera njene promjene i � PID – kao ulazi se dovode signal greške, mjera njene promjene i suma zakašnjelih vrijednosti signala greške

4Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

Inteligentno upravljanje

Adaptivno fuzzy upravljanje

� Fuzzy sistem se koristi za podešavanje parametara regulatora (Fuzzy Gain Scheduling)

� Kako se mijenja radna tačka nelinearnog procesa, fuzzy sistem modificira parametre regulatora

� Ovaj pristup traži dobro poznavanje procesa i njegovih � Ovaj pristup traži dobro poznavanje procesa i njegovih nelinearnosti

5Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

Inteligentno upravljanje

Dizajn fuzzy sistema za upravljanje

� U fuzzy upravljanju ne postoje standardne procedure dizajna, kao u klasičnom upravljanju

� Fuzzy sistemi se koriste za upravljanje nelinearnim sistemima

� Fuzzy upravljanje se koristi i kada je neka od komponenti sistema upravljanja nepoznata (za probleme tipa crne kutije)

� Jednostavni fuzzy regulator se može razviti prema proceduri:� Jednostavni fuzzy regulator se može razviti prema proceduri:

� Započeti sa klasičnim regulatorom

� Zamijeniti klasični regulator njegovim fuzzy modelom

� Postepeno poboljšati fuzzy regulator modificirajući ga i pretvarajući u nelinearni regulator

6Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

Inteligentno upravljanje

Primjer: Fuzzy upravljanje staklenikom

� Grijanje staklenika na odgovarajućutemperaturu koristeći ureñaj koji može i grijati i hladiti prostora.

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

7

Model zagrijavanja staklenika

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

8

Ulazne lingvističke varijable

Naziv varijable Min Max BrojLv

Temperatura okoline(Tamb)

-45 50 3

Temperaturastaklenika (T1)

18 20 3

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

9

Nazivvarijable

Tip varijable Parametri

niska trapezoidal [-40 0 22 23]

Lingvističke vrijednosti varijableTemperaturaokoline(Tamb)

dobra trougao [22 23 24]

visoka trapezoidal [23 24 35 50]

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

10

Lingvističke vrijednosti varijableTemperaturaokoline(Tamb)

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

11

Lingvističke vrijednosti varijableTemperatura staklenika (T1)

Nazivvarijable

Tip varijable Parametri

niska Trougao [202122]niska Trougao [202122]dobra Trougao [21 22 23]visoka trougao [22 23 24]

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

12

Lingvističke vrijednosti varijableTemperatura staklenika (T1)

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

13

Izlazna lingvistička varijabla

Naziv varijablePrekidac

Tip varijable Parametri

zagrijavanje Trougao [-0.5 -0.25 -0.1]zagrijavanje Trougao [-0.5 -0.25 -0.1]nepromjenjeno Trougao [-0.25 -0.1 0]isključen Trougao [-0.1 0 0.25]hladjenje Trougao [0 0.25 0.5]

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

14

Izlazna lingvistička varijabla

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

15

Baza pravila

� AKO Tamb niska I T1 niska ONDA prekidac zagrijavanje

� AKO Tamb niska I T1 dobra ONDA prekidacnepromjenjen

� AKO Tamb niska I T1 visoka ONDA prekidac iskljucen

� AKO Tamb dobra I T1 niska ONDA prekidac zagrijavanje� AKO Tamb dobra I T1 niska ONDA prekidac zagrijavanje

� AKO Tamb dobra I T1 dobra ONDA prekidac iskljucen

� AKO Tamb dobra I T1 visoka ONDA prekidac hladjenje

� AKO Tamb visoka I T1 niska ONDA prekidac iskljucen

� AKO Tamb visoka I T1 dobra ONDA prekidacnepromjenjen

� AKO Tamb visoka I T1 visoka ONDA prekidac hladjenje

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

16

Upravljačka površ

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

17

Rule Viewer

� T1=23.9 Tamb=38.8 prekidac=0.25

� T1=23.9 Tamb=9.97 prekidac=-0.124 prekidac=-0.124

� T1=23.3 Tamb=22.4 prekidac=0.11

� T1=22 Tamb=22 prekidac=0.05

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

18

Primjer: Fuzzy upravljanje kranom

� Započeti kretanje glave krana sa srednjom snagom motora

� Ako si daleko od cilja podesi snagu motora tako da je teret malo iza glave dizalice

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović

19

iza glave dizalice� Ako si blizu cilja smanjti

snagu motora tako da teret bude malo iza glave dizalice

� Kada je teret jako blizu ciljne tačke povećati snagu motora.

� Kada je teret iznad ciljne tačke i nema njihanja tada zaustaviti motor

Inteligentno upravljanje

19Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

Fuzzy upravljanje kranom

Br. Naziv varijable

Min Max Mjerna jedinica

Broj LV

1 Distanca -10 30 metar 5

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

20

1 Distanca -10 30 metar 5

2 Ugao -90 90 Stepen 5

Ulazna lingvistička varijabla Distanca

Br. Naziv LV Tip LV Parametri

1 Negativno_mala Trapezoidal [-20 -15 -5 0]

2 Nula Triangular [-5 0 5]

3 Pozitivno_mala Triangular [0 5 10]

4 Pozitivno_srednja Triangular [5 10 23.5]

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

21

5 Pozitivno_velika Trapezoidal [10 23.5 35 40]

Ulazna lingvistička varijabla Ugao

Br. Naziv LV Tip LV Parametri

1 Negativno_veliki Trapezoidal [-180 -130 -50 -4]

2 Negativno_mali Triangular [-50 -4 0]

3 Nula Triangular [-4 0 4]

4 Pozitivno_mali Triangular [0 4 50]

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

22

5 Pozitivno_veliki Trapezoidal [4 50 90 100]

Izlazna lingvistička varijabla Snaga

Naziv varijab. Min Max Mjerna jed. Broj LV

Snaga -30 30 KW 5

Br Naziv LV Tip LV Parametri

1 Negativno_velika

Triangular [-30 -26.5 -10]

2 Negativno_srednja

Triangular [-26.5 -10 0]

3 Nula Triangular [-10 0 10]

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

23

3 Nula Triangular [-10 0 10]

4 Pozitivno_srednja

Triangular [0 10 26.5]

5 Pozitivno_velika

Triangular [10 26.5 30]

Fuzzy pravila za rad krana

� AKO Distanca je Pozitivno_velika i Ugao je Nula ONDA Snaga je Pozitivno_srednja

� AKO Distanca je Pozitivno_velika i Ugao je Negativno_veliki ONDA Snaga je Pozitivno_srednja

� AKO Distanca je Pozitivno_velika i Ugao je Negativno_mali ONDA Snaga je Pozitivno_velika

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

24

Negativno_mali ONDA Snaga je Pozitivno_velika� AKO Distanca je Pozitivno_srednja i Ugao je

Negativno_mali ONDA Snaga je Negativno_srednja� AKO Distanca je Pozitivno_mala i Ugao je

Pozitivno_mali ONDA Snaga je Pozitivno_srednja� AKO Distanca je Nula i Ugao je Nula ONDA Snaga je

Nula

Fuzzy upravljanje kranom

� Fuzzy implikaciona metoda: Mamdami (Min) funkcija.

� Fuzzy agregacija: Max – Min princip, tj. min operaciju za implikaciju i max operaciju za agregaciju.

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

25

agregaciju.

� Metoda defazifikacije: centar maksimuma.

Prikaz snage motora u zavisnosti od ugla i distance

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

26

Primjer: Fuzzy upravljanje motorom

� Potrebno je upravljati brzinom motora promjenom ulaznognapona. Kada se zada željeni izlaz, iz nekog razloga se motor može vrtjeti brže, tada moramo ga usporitismanjenjem ulaznog napona. Ako motor usporava ispodželjene brzine, ulazni napon mora biti povećan tako dabrzina motora dostigne željenu tačku. brzina motora dostigne željenu tačku.

� Ulazni skup:� Presporo

� U redu

� Prebrzo

� Izlazni skup:� Smanji napon (uspori)

� Nema promjene

� Povećaj napon (ubrzaj)

27Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović

Primjer: Fuzzy upravljanje motorom

� Baza pravila:

� Ako se motor okreće presporo,

dodati napon

� Ako se motor okreće normalno,

ne vršiti promjenune vršiti promjenu

� Ako se motor okreće prebrzo,

smanji napon

Realizacija u Matlab editoru!

28Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović

Ulazna lingvistička varijabla

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović

29

Izlazna lingvistička varijabla

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović

30

Fuzzy pravila

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović

31

Primjer: održavanje distance izmeñu vozila

� Promatramo dva automobila odvojeni distancom d, kojamože biti u opsegu 0-120m. Auto 1 putuje brzinom v, izmeñu 0-80 km/h. U ovisnosti od brzine i udaljenosti, automobil 2 ima više opcija kočenja (B), od sporog do naglog (ako auto 1 zakoči).

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović

32

Primjer: održavanje distance izmeñu vozila

� Trougaoni fuzzy skup koji sadrži tri funkcije pripadnosti zasvaki ulaz/izlaz:

� udaljenost izmeñu automobila: mala, normalna, velika

� brzina automobila: spora, srednja, brza

� jačina kočenja: spora, srednja, nagla

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović

33

Fuzzy pravila

� Skup pravila za kočenje kao funkciju brzine i udaljenosti tipa:

� AKO je distanca izmeñu dva vozila velika, i brzina je srednja, ONDA koči sporo

� 1 FI d = NL AND v = NL THEN B = ZR� 1 FI d = NL AND v = NL THEN B = ZR

� 2 FI d = NL AND v = ZR THEN B = PL

� 3 FI d = NL AND v = PL THEN B = PL

� 4 FI d = ZR AND v = NL THEN B = NL

� 5 FI d = ZR AND v = ZR THEN B = ZR

� 6 FI d = ZR AND v = PL THEN B = PL

� 7 FI d = PL AND v = NL THEN B = NL

� 8 FI d = PL AND v = ZR THEN B = NL

� 9 FI d = PL AND v = PL THEN B = ZR

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović

34

Efekat pojedinačnog pravila

� Slučaj kada je d=45m i v=65km/h

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović

35

Efekat skupa pravilaKorištenjem metoda Center-Of-Gravity, izračunati vrijednost izlaza ako se auto 1 putuje brzinom 65km/h i udaljenostizmeñu auta 1 i auta 2 je 45m.

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović

36

Jačina kočenja biti približno 70% srednja i30% nagla.

Primjer: Fuzzy logika – regulacija nivoa tečnosti u rezervoaru

� Analiziramo problem regulacije nivoa tečnosti sistema koji se sastoji od jednog rezervoara,pumpe koja sipa tečnost i dva ventila koja regulišu dotok tečnosti u rezervoar odnosno pražnjenje rezervoara.pražnjenje rezervoara.

� Φul - ulazni zapreminski tok tečnosti

� Φizl - izlazni zapreminski tok tečnosti

� S(h) - površina rezervoara kao funkcija visine tekućine u rezervoaru h

� Radi jednostavnosti uzet je rezervoar u obliku lopte,poluprečnika R= 1m.

�37

R

SS

h

R

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

Primjer: Fuzzy logika – regulacija nivoa tečnosti u rezervoaru

dt

dhhS

dt

dVizlul )(==Φ−Φ

)2()( 2hRhhS −= πR

SS

R

ulΦ

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

38

)2()( 2hRhhS −= π

ghc pizl 2=Φ

SS

h

izlΦ

Sistem regulacije nivoa tečnosti

Izlazni zapreminski tok zavisi od nivoa tečnosti:

Ulazne lingvističke varijable

Br. Naziv varijable

Min Max Broj LV

1 nivo -1 1 3

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

39

2 promjena -0.27 0.27 2

Lingvističke vrijednosti varijable nivo

No Naziv LV Tip LV Parametri

1 Nizak Trapezoidal [-2 –1 –0.9 0]

2 Dobar Triangular [-0.3 0 0.3]

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

40

2 Dobar Triangular [-0.3 0 0.3]

3 Visok Trapezoidal [0 0.9 1 2]

Lingvističke vrijednosti varijable promjena

No Naziv LV Tip LV Parametri

1 Negativna Trapezoidal [-0.3738 –0.27 –

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

41

0.2077 0]2 Pozitivna Trapezoidal [0 0.2077 0.27

0.3738]

Lingvističke vrijednosti izlazne varijable ventil

No Naziv LV Tip LV Parametri

Br. Naziv varijable

Min Max Broj LV

1 ventil -0.55 0.55 5

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

42

No Naziv LV Tip LV Parametri

1 Zatvori_brzo Triangular [-0.825 –0.55 –0.275]

2 Zatvori_polako Triangular [-0.55 –0.275 0]

3 Bez_promjene Triangular [-0.1375 0 0.1375]

4 Otvori_polako Triangular [0 0.275 0.55]

5 Otvori_brzo Triangular [0.275 0.55 0.825]

Fuzzy pravila

� If nivo is visok then ventil is otvori_brzo

� If nivo is nizak then ventil is zatvori_brzo

� If nivo is dobar and promjena is negativna then � If nivo is dobar and promjena is negativna then ventil is zatvori_polako

� If nivo is dobar and promjena is pozitivna then ventil is otvori_polako

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

43

Simulink shema sistema zaregulaciju nivoa tečnosti

R=1;» Cp=0.15;» fismat=readfis('tank');

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

44

href FIul h

Water tank Signal

Generator1

Scope6 Scope5

Scope4

Scope3

Scope2 Scope1

Scope s 1

Integrator Fuzzy Logic

Controller du/dt

Der ivative

Subsystem Watertank

1

h

s

11.3

Gain1 f(u)

1

FIul

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

45

Products

Integrator

Gain1

Fcn1

f(u)

Fcn

3D prikaz zavisnosti ventil -nivo,promjena

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

46

Lingvističke vrijednosti varijable nivo

Br Naziv LV Tip LV Parametri

1 Nizak Trapezoidal [-2 -1 -0.9 0]

2 Malo_nizak Trapezoidal [-0.8 -0.6 -0.4 -0.2]

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

47

2 Malo_nizak Trapezoidal [-0.8 -0.6 -0.4 -0.2]

3 Dobar Triangular [-0.3 0 0.3]

4 Malo_visok Trapezoidal [0.2 0.4 0.6 0.8]

5 Visok Trapezoidal [0 0.9 1 2]

Lingvističke vrijednosti varijable promjena

Br Naziv LV Tip LV Parametri

1 Negativna Trapezoidal[-0.3738 -0.27 -0.2077

0.1]

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

48

1 Negativna Trapezoidal0.1]

2 Neznatna Triangular [-0.1 0 0.1]

3 Pozitivna Trapezoidal[0.1 0.2077 0.27

0.3738]

Lingvističke vrijednosti izlazne varijable ventil

Br. Naziv varijable

Min Max Broj LV

1 ventil -0.55 0.55 7

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

49

Br Naziv LV Tip LV Parametri1 zatvori_brzo Triangular [-0.825 -0.55 -0.275]2 zatvori_polako Triangular [-0.55 -0.4 -0.25]3 Malo_zatvori Triangular [-0.35 -0.2 -0.05]4 bez_promjene Triangular [-0.1375 0 0.1375]5 Malo_otvori Triangular [0.05 0.2 0.35]6 otvori_polako Triangular [0.25 0.4 0.55]7 otvori_brzo Triangular [0.275 0.55 0.825]

Fuzzy pravila

� Imamo sad i nova pravila:

� 1. If (nivo is visok) then (ventil is otvori_brzo) (1)

� 2. If (nivo is nizak) then (ventil is zatvori_brzo) (1)

� 3. If (nivo is dobar) and (promjena is negativna) then (ventil is otvori_polako) (1) otvori_polako) (1)

� 4. If (nivo is dobar) and (promjena is pozitivna) then (ventil is zatvori_polako) (1)

� 5. If (nivo is dobar) and (promjena is neznatna) then (ventil is bez_promjene) (1)

� 6. If (nivo is malo_nizak) and (promjena is neznatna) then (ventil is malo_zatvori) (1)

� 7. If (nivo is malo_visok) and (promjena is neznatna) then (ventil is malo_otvori) (1)

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

50

3D prikaz zavisnosti ventil -nivo,promjena

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

51

Primjer: Regulacija pritiska pneumatskog sistema

� Pneumatski sistem koji se sastoji od dovodne cijevi i komore sa gasom pod pritiskom. Pritisak je potrebno

po

q

Prigušniprsten

Pritisak je potrebno regulisati tako da pritisak gasa u komori bude konstantan bez obzira na promjene pritiska u dovodnoj cijevi.

52

pi

q

kapacitet C

prsten

otpornost R

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

Primjer: Regulacija pritiska pneumatskog sistema

ioo pp

dt

dpRC =+ po

pq

Prigušniprsten

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

53

1

1

+==

Ts)s(P

)s(P)s(G

i

o

pi

kapacitet C

otpornost R

T = RC vremenska konstanta funkcije prenosa pneumatskog sistema

Fuzzy Logic kontroler

� Za definisanje Fuzzy Logic kontrolerakorišten je FIS Editor.

� Ulazni podaci: varijable pi i promjena.� Ulazni podaci: varijable pi i promjena.� Izlazni podatak: varijabla p0.� Definisanje ulaznih i izlaznih varijabli vrši

se u Membership Function Editoru.

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

54

Ulazne lingvističke varijable

Br. Naziv varijable

Min Max Broj LV

1 pi -0.05 0.05 5

Inteligentno upravljanje Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

55

2 promjena -0.15 0.15 5

Lingvističke vrijednosti varijable pi

Br. Naziv LV Tip LV Parametri

1 VN (vrlo nizak) Gaussian [0.025 -0.05]

2 N (nizak) Gaussian [0.0145 -0.025]

Inteligentno upravljanje Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

56

3 OK Gaussian [0.006965 0]

4 V (visok) Gaussian [0.0145 0.025]

5 VV (vrlo visok) Gaussian [0.025 0.05]

Lingvističke vrijednosti varijable promjena

Br. Naziv LV Tip LV Parametri

1 OB (opada brzo) Gaussian [0.05002 -0.15]

2 OS (opada sporo) Gaussian [0.045 -0.075]

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

57

2 OS (opada sporo) Gaussian [0.045 -0.075]

3 BP (bez promjene) Gaussian [0.03 0]

4 RS (raste sporo) Gaussian [0.045 0.075]

5 RB (raste brzo) Gaussian [0.05002 0.15]

Izlazna varijabla po i njene lingvističke vrijednosti

Br. Naziv varijable

Min Max Broj LV

1 po -0.42 0.42 5

Br. Naziv LV Tip LV Parametri

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

58

Br. Naziv LV Tip LV Parametri

1 PP Triangular [-0.588 -0.42 -0.252]

2 PM Triangular [-0.336 -0.21 -0.084]

3 OK Triangular [-0.084 0 0.084]

4 SM Triangular [0.084 0.21 0.336]

5 SP Triangular [0.252 0.42 0.588]

Struktura pravila

� If pi is VV then po is SP

� If pi is V and promjena is RB than po is SP

� If pi is V and promjena is RS than po is SM

� If pi is V and promjena is OS than po is OK

� If pi is OK and promjena is RB than po is SM� If pi is OK and promjena is RB than po is SM

� If pi is OK and promjena is BP than po is OK

� If pi is OK and promjena is OB than po is PM

� If pi is N and promjena is RS than po is OK

� If pi is N and promjena is OS than po is PM

� If pi is N and promjena is OB than po is PP

� If pi is VN than po is PP

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

59

Realizacija fuzzy kontrolera u MATLAB/Simulinku

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

60

Fuzzy Logic kontroler

Prije pokretanja simulacije u Simulinkpotrebno je u Matlab komandnom prozoru ukucati sljedeće naredbe:

>>RC=12;>>RC=12;

>>T=RC;

>>fismatrix=readfis(‘pneum_sis1’);

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

61

Naziv_modela

Kad se klikne na fuzzy logic controller u Simulink-u, ukuca se u FIS Editor fismatrix

Zavisnost izlaza po od ulaza pi i promjena

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

62

Rezultati simulacije

Plava - promjena pritiska pi u ulaznoj cijevi,

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

63

pi u ulaznoj cijevi, Ruzicasta - pritisak po unutar komore

Primjer:Regulacija brzine automobila – Tempomat

� Auto tempomat je savršen primjer upravljanja u zatvorenoj povratnoj spregi čija je namjena da dostigne i održava brzinu automobila konstantnom bez obzira na vanjske smetnje kao što su vjetar, kvalitet ceste, različiti uslovi vožnje isl.

� Ovo se može postići mjerenjem brzine i njenim � Ovo se može postići mjerenjem brzine i njenim poreñenjem sa željenom te regulacijom iste upotrebom kontrolera.

� Drugi Njutunov zakon:

64Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

Simulink model sistema sa PID i fuzzy regulatorom

65Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

Fuzzy Logic kontroler

� Ulazi fuzzy kontrolera su greška [-1 1] i promjena greške [-1 1]. Izlaz kontrolera je napon (koji predstavlja silu) [-1 1]. Ulazna varijabla greška se sastoji od 5 lingvističkih varijabli kako slijedi:

� Negativna Velika (NV) Trapezoid [-2 -1.2 -0.95 -0.6]

� Negativna Mala (NM) Triangular [-1 -0.6 -0.2]� Negativna Mala (NM) Triangular [-1 -0.6 -0.2]

� NULA Triangular [-0.4 0 0.4]

� Pozitivna Mala (PM) Triangular [0.2 0.6 1]

� Pozitivna Velika (PV) Trapezoid [0.6 0.95 1.2 2]

66Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

Fuzzy Logic kontroler

� Ulazna varijabla promjena greške se sastoji od takoñer od 5 lingvističkih varijabli kako slijedi:

� Negativna Velika (NV) Trapezoid [-2 -1.2 -0.95 -0.6]

� Negativna Mala (NM) Triangular [-1 -0.6 -0.2]

� NULA Triangular [-0.4 0 0.4]

� Pozitivna Mala (PM) Triangular [0.2 0.6 1]� Pozitivna Mala (PM) Triangular [0.2 0.6 1]

� Pozitivna Velika (PV) Trapezoid [0.6 0.95 1.2 2]

67Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

Fuzzy Logic kontroler

� Izlazna varijabla sila [-1 1] se sastoji od 5 lingvističkih varijabli kako slijedi:

� Negativna Velika (NV) Trapezoid [-2 -1.2 -0.95 -0.6]

� Negativna Mala (NM) Triangular [-1 -0.6 -0.2]

� NULA Triangular [-0.4 0 0.4]

� Pozitivna Mala (PM) Triangular [0.2 0.6 1]� Pozitivna Mala (PM) Triangular [0.2 0.6 1]

� Pozitivna Velika (PV) Trapezoid [0.6 0.95 1.2 2]

68Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

Fuzzy Logic kontroler

Gr / Pr.

Gr.

NV NM Nula PM PV

NV PM PM NV NM PM

NM PM PM NM NM PM

Nula Nula Nula Nula Nula Nula

PM PM PM PM NM PM

PV PM PM PM NM PM

69Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

Surface view za fis model “Cruise”

70Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

Poreñenje kontrolera

71Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

Primjer: Fuzzy upravljanje DC motorom

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

72

J Momenat inercije motora 0.02215 Kgm2

B Konstanta viskoznog trenja motora 0.002953 Nms

Ke Elektromotorna konstanta snage 1.28 V

Kt Konstanta obrtnog momenta 1.28 Nm/A

R Električni otpor 11.2 Ω

L Električni induktivitet 0.1215 H

Simulink model DC motora

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

73

Fuzzy skup ulaza i izlaza

BrNaziv

LVTip LV Parametri

1 NB Trapezoid [-15.4 -14.2 -9 -6]

2 NM Triangular [-9 -6 -3]

3 NS Triangular [-6 -3 0]

4 Z Triangular [-3 0 3]

BrNaziv

LVTip LV Parametri

1 NB Trapezoid [-1 -1 -0.375 -0.25]

2 NM Triangular [-0.375 -0.25 -0.125]

3 NS Triangular [-0.25 -0.125 0]

4 Z Triangular [-0.125 0 0.125]

Ulaz -greška Ulaz – promjena greške

4 Z Triangular [-3 0 3]

5 PS Triangular [0 3 6]

6 PM Triangular [3 6 9]

7 PB Trapezoid [6 9 14.2.15.4]

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

74

4 Z Triangular [-0.125 0 0.125]

5 PS Triangular [0 0.125 0.25]

6 PM Triangular [0.125 0.25 0.375]

7 PB Trapezoid [0.25 0.375 1 1]

Br Naziv LV Tip LV Parametri

1 NB Trapezoid [-12 -12 -4.5 -3]

2 NM Triangular [-4.5 -3 -1.5]

3 NS Triangular [-3 -1.5 0]

4 Z Triangular [-1.5 0 1.5]

5 PS Triangular [0 1.5 3]

6 PM Triangular [1.5 3 4.5]

7 PB Trapezoid [3 4.5 12 12]

Izlaz – kontrola

Fuzzy pravila, upravljačka površ

gr

p_gr

NB NM NS Z PS PM PB

NB NB NB NB NB NM NS Z

NM NB NB NB NM NS Z PS

NS NB NB NM NS Z PS PMNS NB NB NM NS Z PS PM

Z NB NM NS Z PS PM PB

PS NM NS Z PS PM PB PB

PM NS Z PS PM PB PB PB

PB Z PS PM PB PB PB PB

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

75

Usporedba upravljanja PD i fuzzy regulatorom

Inteligentno upravljanje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

76