Нечеткий регулятор как средство повышения точности позиционирования и быстродействия в системе управления малыми линейными перемещениями

Abstract

Рассмотрена задача синтеза нечеткого регулятора для управления положением электромагнитного клапана выдоха аппарата искусственной вентиляции легких. Предлагается использование несимметричной базы правил, условно состоящей из двух подсистем, отличающихся по принципу формирования управляющего воздействия в зависимости от характера действия нагрузки. Так, в направлении сопротивления движению применяется принцип стартстопного управления как оптимального по быстродействию, для противоположного направления характерно относительно плавное изменение управления с целью устранения значительного по величине перерегулирования. Для функции принадлежности входной переменной регулятора Δx (ошибка по положению) рекомендуется несимметричное расположение термов относительно центрального, символизирующего смену направления движения. Это позволяет избежать состояния устойчивой колебательности положения рабочего органа клапана. Результаты моделирования разработанной системы управления на базе нечеткой логики показывают высокое качество переходных процессов как по быстродействию, так и по точности позиционирования, что позволяет рекомендовать разработанные принципы синтеза нечеткого регулятора для управления объектами, по принципу действия схожими с рассматриваемым электромагнитным клапаном выдоха. The article considers the problem of synthesis of a fuzzy controller to regulate the position of the solenoid exhalation valve of lungmotor. It is proposed to use asymmetric rule base, conventionally consisting of two subsystems that differ according to the principle of forming the control action due to the nature of the resistance force. Thus, in the direction of resistance to motion the principle of start-stop control is applied as optimal with respect to positioning speed. The attribute of the opposite direction is relatively smooth change of control in order to eliminate overshoot significant in magnitude. For the membership function of the regulator input variable Δx (position error) it is recommended to use asymmetrical arrangement of the terms relative to the center symbolizing the change of direction. This allows avoiding of the state of stable oscillation of the valve working body position. The simulation results for the developed control system based on fuzzy logic show the high quality of transients both in speed and in accuracy of positioning which allows recommendation of the principles of fuzzy controller synthesis that are similar to considered electromagnetic exhalation valve in working principle.