Как правило, проектирование нечеткой АСУ заключается в определении следующих параметров:
- входных и выходных переменных;
- термов входных и выходной переменных;
- функций принадлежности термов;
- базы правил;
- алгоритма нечеткого логического вывода;
- процедуры преобразования нечеткого множества в четкое число (процедуры дефаззификации).
Для колебательных систем, например систем подвешивания транспортных средств определение входных и выходных переменных, а также их термов, как правило, не представляет особых сложностей. Обычно входными переменными являются обобщенные координаты и их производные, а выходными управляющие воздействия на силовые элементы. При этом термами данных переменных обычно являются термы вида «нулевое», «положительное среднее» и т.д. При выборе же функций принадлежностей термов входных и выходных переменных приходится учитывать два взаимоисключающих требования:
- функции принадлежности должны быть легко вычисляемыми, чтобы имелась возможность обеспечить их вычислимость в реальном времени электронным контроллером;
- функции принадлежности должны обеспечивать необходимое качество управления.
Как правило, выбор лежит между линейными функциями принадлежности, которые обеспечивают относительную легкость вычисления, и гаусовскими функциями принадлежностями, которые обеспечивают более гладкую поверхность отображения.
Моделирование нечеткой АСУ подвешиванием транспортного средства в системе MATLAB, показало, что при использовании линейных функций принадлежности в определенных ситуациях управляющее воздействие носит пульсирующий характер (рис. 1), что сказывается на снижении качества управления.
Форма базы правил нечеткого контроллера определяется алгоритмом нечеткого логического вывода, в то время как ее содержание формируется экспертом. Одними из наиболее распространенных моделей нечеткого логического вывода являются модели типа Мамдани и Сугэно. В рассматриваемой нечеткой АСУ используется модель типа Мамдани с базой правил формируемой экспертом исходя из предпосылок вида: 1) направление скорости колебаний определяет направление управляющего воздействия (противоположное), а величина скорости колебаний кузова определяет величину управляющего воздействия; 2) если направление ускорения колебаний кузова совпадает с направлением скорости колебаний, то управляющее воздействие необходимо усилить, в противном случае управляющее воздействие приравнивается нулю.
Компьютерное моделирование в системе MATLAB/Simulink показало, что при использовании в управлении подвешиванием транспортного средства нечеткой АСУ значительно снижаются амплитуды колебаний и время затухания колебательного процесса, что приводит к повышению качества эксплуатационных характеристик.
Рисунок 1. Управляющие воздействие: 1 - при использовании гаусовских функций принадлежности; 2 - линейных функций принадлежности.