Інтелектуальні мехатронні системи

Тема 1. Інтелектуальні мехатронні системи та системи керування ними.

Основні поняття та визначення інтелектуальних систем керування.

Поняття штучного інтелекту та напрямки досліджень систем штучного інтелекту. Загальні принципи побудови та функціонування інтелектуальних систем, типові схеми вирішення задач із їх залученням. Експертні системи та принципи їх побудови. Загальна структура побудови експертних систем, сфери їх застосування. Побудова експертних систем апріорного визначення керування та систем реального часу. Поняття та структура побудови інтелектуальних систем керування, інтелектуальний зворотній зв’язок. Формалізація задач інтелектуального керування, переваги та недоліки інтелектуальних систем.

Нечіткі системи та теорія нечітких множин.

Поняття нечітких множин та нечіткої логіки. Історія розвитку нечіткої логіки та практики її застосування для побудови нечітких систем, доля ринку пристроїв із нечітким керуванням. Сфери використання нечітких систем. Доля ринку пристроїв, в яких використовується нечітке керування. Процес проектування нечіткої системи: етапи опису змінних та правил функціонування системи, offline – оптимізація, online – оптимізація, реалізація. Математичний апарат нечіткої логіки та операції із нечіткими множинами. Поняття лінгвістичних змінних, функції приналежності до нечітких множин та математичні операції над ними. Поняття нечіткого алгоритму та структура побудови правил прийняття рішення. Процедура фаззифікації вихідної інформації, формування механізму (функції) виводу, дефаззифікація вихідної множини та визначення керуючого впливу. Основні види механізмів виводу та дефаззифікації. Приклад формування нечіткого алгоритму управління резервуаром із водою.

Тема 2. Інтелектуальні системи керування побудовані за використанням нечіткої логіки та штучних нейронних мереж.

Побудова інтелектуальних систем керування (ІСК) за використанням нечіткої логіки.

Загальні принципи побудови ІСК. Призначення та сфери застосування нечітких моделей. Типова структурна схема систем нечіткого керування, призначення її елементів. Фаззифікація вхідних та вихідних змінних за принципом Мамдані. Формування та опис нечітких правил співставлення вхідних та вихідних нечітких множин. Концепція керування на випередження та її реалізація у ІМС. Блок-схема нечіткого регулятора. Структури ІСК із нечітким та ПІД - регуляторами. Переваги застосування комбінованих схем керування. Узагальнена процедура синтезу нечіткого алгоритму керування. Формування таблиці правил та аналіз повноти зв’язків вхідних та вихідних змінних. Синтез адаптивної системи автоматичного керування (САК) із еталонною моделлю, побудованою за використанням нечіткої логіки. Практичні приклади застосування ІСК, нечіткий регулятор для керування нестійким об’єктом.

Штучні нейронні мережі (ШНС). Проектування нечітких регуляторів на базі ШНМ.

Загальні поняття. Визначення та історія виникнення ШНМ. Структурна схема нейронної мережі. Математична модель нейрона та принципи його функціонування. Функції активації нейрона. Методи навчання ШНМ та алгоритми їх адаптації: метод зворотного розповсюдження. Сфери застосування ШНС.