Page 5 - Fister jr., Iztok, and Andrej Brodnik (eds.). StuCoSReC. Proceedings of the 2018 5th Student Computer Science Research Conference. Koper: University of Primorska Press, 2018
P. 5
ulacija plovca v zracˇ nem tunelu (zracˇ na levitacija) na
osnovi mehke logike
Primož Bencak Dominik Sedonja Andrej Picej
Univerza v Mariboru Univerza v Mariboru Univerza v Mariboru
Fakulteta za strojništvo Fakulteta za strojništvo Fakulteta za strojništvo
Smetanova 17, Maribor Smetanova 17, Maribor Smetanova 17, Maribor
primoz.bencak@ dominik.sedonja@ andrej.picej@
student.um.si student.um.si student.um.si
Alen Kolman Matjaž Bogša
Univerza v Mariboru Univerza v Mariboru
Fakulteta za strojništvo Fakulteta za strojništvo
Smetanova 17, Maribor Smetanova 17, Maribor
alen.kolman@ matjaz.bogsa@
student.um.si student.um.si
POVZETEK 1. UVOD
Teorija mehke logike je prisotna ˇze dobrih 40 let, razvita Zraˇcna levitacija predstavlja mirovanje (v nadaljevanju: leb-
pa je bila z namenom preprostega in intuitivnega vodenja denje) telesa v neki toˇcki dvignjeni od tal, zaradi umetno
sistemov. Mehka logika namreˇc posnema ˇcloveˇsko sklepanje ustvarjene sile zraˇcnega toka, ki je nasprotno enaka sili teˇze
ter sprejemanje odloˇcitev na podlagi dejstev. V preteklih telesa [3]. Lebdenje objekta (plovca) v cevi je s staliˇsˇca regu-
desetletjih se je uveljavila kot uˇcinkovita in procesorsko ne- lacije zahtevnejˇsi problem, saj gre za nelinearen dinamiˇcni
zahtevna alternativa klasiˇcnim tehnikam vodenja. Cˇ eprav sistem drugega reda. Za vodenje takega sistema moramo
se pojavljajo pomisleki o njeni uporabnosti na zahtevnejˇsih zelo dobro nastaviti parametre PID regulatorja ali se poslu-
aplikacijah, je vendarle naˇsla svoj prostor v mnogih segmen- ˇziti drugaˇcnega naˇcina vodenja, kot je mehka logika. Sistem
tih naˇsega ˇzivljenja. je bil najprej zgrajen in preizkuˇsen v simulacijskem okolju,
nato pa je bil preneˇsen v realno okolje in za dane razmere
Mehka logika nam omogoˇca, da lahko sami doloˇcimo karak- optimiziran.
teristiko regulatorja, napram linearnemu PID regulatorju,
kjer je le-ta vedno linearna in zato v veˇcini primerov nepri- Ideja za izdelavo sistema lebdenja izhaja iz ˇclanka [3], v ka-
merna za vodenje nelinearnih sistemov, razen v omejenih ob- terem avtorji s PID regulatorjem uspeˇsno vodijo takˇsen sis-
moˇcjih delovanja. V ˇclanku je tako predstavljena regulacija tem. Izrazito nelinearen sistem avtorji linearizirajo v okolici
valjastega plovca znotraj zraˇcnega tunela na osnovi mehke delovne toˇcke, sledi identifikacija modela in nato iz dobljenih
logike z dolgim mrtvim ˇcasom (angl. dead time). Opravljene formul izpeljejo prenosno funkcijo, ki je vstavljena v uporab-
so bile simulacije omenjenega sistema v MATLAB/Simulink- niˇski vmesnik, preko katerega vodijo sistem.
u, izdelano je bilo preizkuˇsevaliˇsˇce za vodenje plovca ter iz-
vedena primerjava med klasiˇcno tehniko vodenja in tehniko Duˇsan Fister pa predlaga uporabo naprednih optimizacij-
vodenja z mehko logiko. Preizkuˇsevaliˇsˇce je namenjeno uˇce- skih algoritmov po vzoru iz narave za nastavljanje parame-
nju sistemov daljinskega vodenja in preizkuˇsanju razliˇcnih trov PID regulatorja, da doseˇzemo najboljˇse razmerje med
tipov regulatorjev. vzponskim ˇcasom, prenihajem in statiˇcnim pogreˇskom, ter
ga preizkusi na dvoosnem SCARA robotu [4].
Kjucˇne besede
V ˇclanku je predstavljena reˇsitev, kjer postopka linearizacije
zraˇcna levitacija, mehka logika, mikrokrmilniki, LabVIEW in doloˇcanja parametrov PID regulatorja ni potrebno izvesti,
saj ni potrebno poznati niti funkcije sistema. Uporabili smo
mehki regulator, pri ˇcemer kot vhodna podatka uporabimo
le oddaljenost od toˇcke ekvilibriuma oz. referenˇcne toˇcke
(toˇcka v prostoru stanj sistema, kjer je doseˇzeno ravnoteˇzno
stanje sistema) in odvod te razdalje, torej hitrost premikanja
objekta.
Mehka logika se uporablja na veliko razliˇcnih podroˇcjih kot
so: aeronavtiˇcna industrija [10], avtomobilska industrija (pre-
stavljanje menjalnika [5], strategija nadzora elektriˇcnega vo-
zila [9]), medicina (veˇcnamenska kontrola anestezije, nadzo-
rovanje arterijskega tlaka med anestezijo) [17], nadzorovanje
StuCoSReC Proceedings of the 2018 5th Student Computer Science Research Conference DOI: https://doi.org/10.26493/978-961-7055-26-9.5-13 5
Ljubljana, Slovenia, 9 October
osnovi mehke logike
Primož Bencak Dominik Sedonja Andrej Picej
Univerza v Mariboru Univerza v Mariboru Univerza v Mariboru
Fakulteta za strojništvo Fakulteta za strojništvo Fakulteta za strojništvo
Smetanova 17, Maribor Smetanova 17, Maribor Smetanova 17, Maribor
primoz.bencak@ dominik.sedonja@ andrej.picej@
student.um.si student.um.si student.um.si
Alen Kolman Matjaž Bogša
Univerza v Mariboru Univerza v Mariboru
Fakulteta za strojništvo Fakulteta za strojništvo
Smetanova 17, Maribor Smetanova 17, Maribor
alen.kolman@ matjaz.bogsa@
student.um.si student.um.si
POVZETEK 1. UVOD
Teorija mehke logike je prisotna ˇze dobrih 40 let, razvita Zraˇcna levitacija predstavlja mirovanje (v nadaljevanju: leb-
pa je bila z namenom preprostega in intuitivnega vodenja denje) telesa v neki toˇcki dvignjeni od tal, zaradi umetno
sistemov. Mehka logika namreˇc posnema ˇcloveˇsko sklepanje ustvarjene sile zraˇcnega toka, ki je nasprotno enaka sili teˇze
ter sprejemanje odloˇcitev na podlagi dejstev. V preteklih telesa [3]. Lebdenje objekta (plovca) v cevi je s staliˇsˇca regu-
desetletjih se je uveljavila kot uˇcinkovita in procesorsko ne- lacije zahtevnejˇsi problem, saj gre za nelinearen dinamiˇcni
zahtevna alternativa klasiˇcnim tehnikam vodenja. Cˇ eprav sistem drugega reda. Za vodenje takega sistema moramo
se pojavljajo pomisleki o njeni uporabnosti na zahtevnejˇsih zelo dobro nastaviti parametre PID regulatorja ali se poslu-
aplikacijah, je vendarle naˇsla svoj prostor v mnogih segmen- ˇziti drugaˇcnega naˇcina vodenja, kot je mehka logika. Sistem
tih naˇsega ˇzivljenja. je bil najprej zgrajen in preizkuˇsen v simulacijskem okolju,
nato pa je bil preneˇsen v realno okolje in za dane razmere
Mehka logika nam omogoˇca, da lahko sami doloˇcimo karak- optimiziran.
teristiko regulatorja, napram linearnemu PID regulatorju,
kjer je le-ta vedno linearna in zato v veˇcini primerov nepri- Ideja za izdelavo sistema lebdenja izhaja iz ˇclanka [3], v ka-
merna za vodenje nelinearnih sistemov, razen v omejenih ob- terem avtorji s PID regulatorjem uspeˇsno vodijo takˇsen sis-
moˇcjih delovanja. V ˇclanku je tako predstavljena regulacija tem. Izrazito nelinearen sistem avtorji linearizirajo v okolici
valjastega plovca znotraj zraˇcnega tunela na osnovi mehke delovne toˇcke, sledi identifikacija modela in nato iz dobljenih
logike z dolgim mrtvim ˇcasom (angl. dead time). Opravljene formul izpeljejo prenosno funkcijo, ki je vstavljena v uporab-
so bile simulacije omenjenega sistema v MATLAB/Simulink- niˇski vmesnik, preko katerega vodijo sistem.
u, izdelano je bilo preizkuˇsevaliˇsˇce za vodenje plovca ter iz-
vedena primerjava med klasiˇcno tehniko vodenja in tehniko Duˇsan Fister pa predlaga uporabo naprednih optimizacij-
vodenja z mehko logiko. Preizkuˇsevaliˇsˇce je namenjeno uˇce- skih algoritmov po vzoru iz narave za nastavljanje parame-
nju sistemov daljinskega vodenja in preizkuˇsanju razliˇcnih trov PID regulatorja, da doseˇzemo najboljˇse razmerje med
tipov regulatorjev. vzponskim ˇcasom, prenihajem in statiˇcnim pogreˇskom, ter
ga preizkusi na dvoosnem SCARA robotu [4].
Kjucˇne besede
V ˇclanku je predstavljena reˇsitev, kjer postopka linearizacije
zraˇcna levitacija, mehka logika, mikrokrmilniki, LabVIEW in doloˇcanja parametrov PID regulatorja ni potrebno izvesti,
saj ni potrebno poznati niti funkcije sistema. Uporabili smo
mehki regulator, pri ˇcemer kot vhodna podatka uporabimo
le oddaljenost od toˇcke ekvilibriuma oz. referenˇcne toˇcke
(toˇcka v prostoru stanj sistema, kjer je doseˇzeno ravnoteˇzno
stanje sistema) in odvod te razdalje, torej hitrost premikanja
objekta.
Mehka logika se uporablja na veliko razliˇcnih podroˇcjih kot
so: aeronavtiˇcna industrija [10], avtomobilska industrija (pre-
stavljanje menjalnika [5], strategija nadzora elektriˇcnega vo-
zila [9]), medicina (veˇcnamenska kontrola anestezije, nadzo-
rovanje arterijskega tlaka med anestezijo) [17], nadzorovanje
StuCoSReC Proceedings of the 2018 5th Student Computer Science Research Conference DOI: https://doi.org/10.26493/978-961-7055-26-9.5-13 5
Ljubljana, Slovenia, 9 October
