СПОСОБ  РЕАЛИЗАЦИИ  МНОГОМЕРНЫХ  ИНТЕРВАЛЬНО-ЛОГИЧЕСКИХ  РЕГУЛЯТОРОВ  В  СРЕДЕ  SIMATIC   STEP  7

Антипин  Андрей  Федорович

канд.  техн.  наук,  доцент  Стерлитамакского  филиала  Башкирского  государственного  университета,  РФ,  г.  Стерлитамак

E-mail: 

METHOD  OF  IMPLEMENTATION  MULTIDIMENSIONAL  INTERVAL-LOGIC  CONTROLLERS  IN  THE  SIMATIC  STEP  7  ENVIRONMENT

Andrey  Antipin

candidate  of  Science,  assistant  professor  of  Sterlitamak  branch  of  Bashkir  State  University,  Russia,  Sterlitamak

Работа  выполнена  при  поддержке  гранта  СФ  БашГУ  №В14-2.

АННОТАЦИЯ

Рассматриваются  особенности  программной  реализации  функциональных  блоков  многомерных  интервально-логических  регуляторов  в  среде  разработки  SIMATIC  STEP  7,  приведены  листинги  программ.

ABSTRACT

The  paper  discussed  the  features  of  the  software  realization  of  functional  blocks  of  multidimensional  interval-logic  controllers  in  the  SIMATIC  STEP  7  development  environment,  shows  program  listings.

Ключевые  слова:  нечеткая  логика;  многомерный  интервально-логический  регулятор;  SIMATIC  STEP  7.

Keywords:  fuzzy  logic;  а  multidimensional  interval-logic  controller;  SIMATIC  STEP  7.

Принцип  работы  многомерных  нечётких  регуляторов  дает  возможность  использовать  их  для  решения  сложных  задач  регулирования,  где  невозможно  или  затруднено  использование  ПИ-  и/или  ПИД-регуляторов,  а  быстродействия  существующих  аппаратных  и  программных  решений,  в  ряде  случаев,  бывает  недостаточно.  Многомерные  интервально-логические  регуляторы,  или  МИЛР,  являются  альтернативной  ступенью  развития  нечётких  регуляторов  в  плане  повышения  быстродействия  систем  автоматического  регулирования  (САР)  и  компенсации  взаимного  влияния  контуров  регулирования  [1,  2].  В  настоящее  время  их  практическое  применение  сдерживается,  что  связано,  прежде  всего,  с  отсутствием  надежных  алгоритмов  работы  и  испытаний  в  различных  областях  науки  и  техники.

В  МИЛР,  в  отличие  от  других  типов  нечетких  регуляторов,  отсутствуют  процессы  фаззификации  и  дефаззификации,  как  таковые.  Взамен  них  введены  понятия  «интервализации»  и  «деинтервализации»,  определенные  ниже.

Интервализация   —  это  процесс  определения  принадлежности  значения  непрерывной  физической  величины  тому  или  иному  интервалу,  входящему  в  диапазон  значений  данной  величины.

Деинтервализация   —  это  процесс,  обратный  интервализации  МИЛР,  то  есть  выделение  требуемого  значения  непрерывной  физической  величины  из  интервала,  входящего  в  диапазон  значений  данной  величины.

Интервализаторы,  как  и  деинтервализаторы,  МИЛР  представляют  собой  отдельные  функциональные  блоки,  реализующие  процессы  интервализации  и  деинтервализации  соответственно.

Согласно  концепции  построения  и  структурной  схеме  МИЛР  состоит  из  следующих  основных  элементов:

·     системы  интервализаторов  и  деинтервализаторов  непрерывных  величин  МИЛР;

·     блока  логического  вывода  в  виде  системы  консеквентов  продукционных  правил,  что  представляет  собой  массив  значений  управляющих  воздействий  на  объект  управления,  а  также  механизм  формирования  ID-номеров,  или  ключей,  правил,  предназначенного  для  определения  необходимой  комбинации  значений  управляющих  воздействий  в  текущий  момент  времени  t.

На  рис.  1  представлен  пример  программной  реализации  алгоритма  работы  системы  интервализаторов  непрерывных  величин  IN_1  –  IN_N  МИЛР  на  языке  SCL  в  среде  разработки  SIMATIC  STEP  7,  где  F_OUT  —  целочисленный  массив  порядковых  номеров  термов,  операции  присваивания  F_OUT  [1]  :  =  0  –  F_OUT  [N  ]  :  =  0  предназначены  для  отработки  нулевого  (аварийного)  правила  в  блоке  логического  вывода;  K  (IN_1)  –  K  (IN_N)  —  количество  термов  переменных  IN_1  –  IN_N  МИЛР.

Рисунок  1.  Система  интервализаторов  МИЛР  на  языке  SCL

Система  деинтервализаторов  МИЛР  включает  в  себя  совокупность  блоков  деинтервализации  которые,  по  аналогии  с  блоками  интервализации,  не  связаны  между  собой  ни  логически,  ни  функционально,  что  позволяет  создавать  новые  и  удалять  имеющиеся  блоки,  изменять  их  параметры  и  пр.

На  рис.  2  представлен  пример  программной  реализации  алгоритма  работы  системы  деинтервализаторов  непрерывных  величин  OUT_1  –  OUT_M  МИЛР  на  языке  SCL  в  среде  SIMATIC  STEP  7,  где  NUM  —  переменная,  необходимая  для  хранения  минимизированного  ID-номера  продукционного  правила,  антецедент  которого  в  момент  времени  t  равен  логической  единице.

Рисунок  2.  Система  деинтервализаторов  МИЛР  на  языке  SCL

На  рис.  3  представлен  пример  программной  реализации  алгоритма  работы  блока  логического  вывода  МИЛР  на  языке  SCL  в  среде  SIMATIC  STEP  7,  где  MAX_N  —  целочисленный  массив  значений  максимального  количества  термов  параметров  МИЛР.

Минимизированный  идентификационный  номер  продукционного  правила  NUM  соответствует  индексам  массивов  OUT_R1  –  OUT_RM,  которые  содержат  порядковые  номера  термов  непрерывных  величин  OUT_1  –  OUT_M  МИЛР  для  текущего  момента  времени  t.

Таким  образом,  индексы  массивов  OUT_R1  –  OUT_RM  обозначают  собой  ID-номера  правил,  а  значения  их  элементов  –  управляющие  воздействия.

Рисунок  3.  Блок  логического  вывода  МИЛР  на  языке  SCL

Список  литературы:

1.Антипин  А.Ф.  Системы  управления  технологическими  процессами  на  базе  многомерных  логических  регуляторов  //  Автоматизация  и  современные  технологии.  —  2014.  —  №  1.  —  С.  12—18.

2.Антипин  А.Ф.  Об  одном  способе  анализа  структуры  многомерного  чёткого  логического  регулятора  //  Прикладная  информатика.  —  2012.  —  №  5.  —  С.  30—36.