Пример. Построение нечеткой модели управления температурой в помещении

Для демонстрации последовательности разработки модели управления на основе СНВ рассмотрим следующую задачу.

В помещении файлового сервера установлен кондиционер, который позволяет охлаждать или нагревать воздух в этом помещении. Наиболее комфортные условия в помещении создаются при некоторой стабильной температуре воздуха. Поскольку температура окружающей среды вне помещения изменяется в течение суток и в большой степени зависит от внешних погодных условий, все это дестабилизирует температуру воздуха в помещении и приводит к необходимости регулировки режима работы кондиционера. Задача состоит в том, чтобы сделать регулировку кондиционера автоматической, обеспечивая постоянной температуру воздуха. На рисунке 14 представлена модель нечеткого управления кондиционером воздуха в помещении.

Рисунок 14 Иллюстрация модели нечеткого управления кондиционером воздуха в помещении.

Опыт использования кондиционеров показывает, что процесс охлаждения или нагревания воздуха в помещении обладает некоторой инерционностью. А именно, после включения режима «холод» происходит нагнетание холодного воздуха, в связи с чем температура воздуха в помещении постепенно падает.

При этом в момент отключения этого режима температура продолжает падать в течение небольшого, но конечного промежутка времени. Такое проявление инерционности свойственно и при включении режима «тепло». Предположим, что в рассматриваемой модели кондиционера включение режима «холод» осуществляется поворотом ручки регулятора влево, включение режима «тепло» осуществляется поворотом ручки регулятора вправо относительно некоторой точки, в которой кондиционер выключен.

Чтобы учесть эту особенность процесса управления кондиционером и исключить дополнительные затраты, связанные с частым включением и выключением указанных режимов, необходимо рассматривать в качестве входного параметра не только температуру воздуха в помещении, но и скорость ее изменения (dT/dt).

В этом случае эмпирические знания о рассматриваемом процессе регулирования температуры воздуха в помещении с учетом особенностей конкретных условий протекания процесса (учет которых теоретически вряд ли оправдан), могут быть представлены в форме эвристических правил, которые применяются в случае ручного регулирования температуры воздуха в помещении кондиционером:

1) Если температура воздуха в помещении очень теплая, а скорость изменения температуры положительная, то следует включить режим «холод», повернув регулятор кондиционера на очень большой угол влево.

2) Если температура воздуха в помещении очень теплая, а скорость изменения температуры отрицательная, то следует включить режим «холод», повернув регулятор кондиционера на небольшой угол влево.

3) Если температура воздуха в помещении теплая, а скорость изменения температуры положительная, то следует включить режим «холод», повернув регулятор кондиционера на большой угол влево.

4) Если температура воздуха в помещении теплая, а скорость изменения температуры отрицательная, то следует выключить.

5) Если температура воздуха в помещении очень холодная, а скорость изменения температуры отрицательная, то следует включить режим «тепло», повернув регулятор кондиционера на очень большой угол вправо.

6) Если температура воздуха в помещении очень холодная, а скорость изменения температуры положительная, то следует включить режим «тепло», повернув регулятор кондиционера на небольшой угол вправо.

7) Если температура воздуха в помещении холодная, а скорость изменения температуры отрицательная, то следует включить режим «тепло», повернув регулятор кондиционера на большой угол вправо.

8) Если температура воздуха в помещении холодная, а скорость изменения температуры положительная, то следует кондиционер выключить.

9) Если температура воздуха в помещении очень теплая, а скорость изменения температуры равна нолю, то следует включить режим «холод», повернув регулятор кондиционера на большой угол влево.

10) Если температура воздуха в помещении теплая, а скорость изменения температуры равна нолю, то следует включить режим «холод», повернув регулятор кондиционера на небольшой угол влево.

11) Если температура воздуха в помещении очень холодная, а скорость изменения температуры равна нолю, то следует включить режим «тепло», повернув регулятор кондиционера на большой угол вправо.

12) Если температура воздуха в помещении холодная, а скорость изменения температуры равна нолю, то следует включить режим «тепло», повернув регулятор кондиционера на небольшой угол влево.

13) Если температура воздуха в помещении в пределах нормы, а скорость изменения температуры положительная, то следует включить режим «холод», повернув регулятор кондиционера на небольшой угол влево.

14) Если температура воздуха в помещении в пределах нормы, а скорость изменения температуры отрицательная, то следует включить режим «тепло», повернув регулятор кондиционера на небольшой угол вправо.

15) Если температура воздуха в помещении в пределах нормы, а скорость изменения температуры равна нолю, то кондиционер следует выключить.

Эта информация будет использоваться при построении базы правил системы нечеткого вывода, которая позволит реализовать данную модель нечеткого управления.