UNUI SISTEM DE CONTROL AL TEMPERATURII UTILIZÂND …
Transcript of UNUI SISTEM DE CONTROL AL TEMPERATURII UTILIZÂND …
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
10 mV / oC
40oC => 10*40 = 400
400mV
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,c
duc
u, → const.
17
Rezultate experimentaleEvoluţia temperaturii incintei:Tref-variabilă
45°C 37°C
18