Д.т.н., проф. Борисова Л.В., д.т.н., проф. Димитров В.П.

Донской государственный технический университет, Россия

Схема вывода решений в задаче технологической

регулировки комбайна

Математическое описание процесса принятия решений (ПР) при управлении технологическим процессом комбайновой уборки ограничено отдельными моделями, использование которых в реальном времени и в сложных практических условиях затруднены, при этом отсутствует общее формально-логическое построение указанного процесса ПР. Большая часть информации о стратегиях принятия решений исходит непосредственно от эксперта и представлена в лингвистической форме. Таким образом, необходимость решения задач технологической регулировки комбайнов обуславливает потребность поиска новых методов решения задач управления технологическим процессом. Ранее проведенные исследования показали, что данная предметная область сложна и в настоящее время формализована не достаточно, а особенности предметной области диктуют необходимость применения аппарата приближенных рассуждений и нечеткой логики [1 - 2]. При описании процессов принятия решений будем исходить из того, что процесс ПР характеризуется несколькими входными и одним выходным параметрами. В случае, когда процесс ПР имеет несколько выходных параметров, его можно представить в виде нескольких параллельных процессов с одним выходным параметром. Информация о стратегиях ПР в типовых ситуациях, получаемая от эксперта, описывается системой условных высказываний в терминах лингвистических переменных, устанавливающих связь между входными и выходными параметрами технологического процесса работы зернокомбайна.

Решение двух важнейших задач комбайновой уборки зерновых культур, в частности, предварительной настройки и корректировки технологических регулировок, целесообразно реализовать на основе дедуктивного и индуктивного вывода решений [2]. Здесь посылка A и следствие B – некоторые высказывания (факты), на основе которых принимаются решения в конкретных ситуациях (рис.). Общими этапами при решении указанных задач являются этапы фаззификации, композиции и дефаззификации.

Рис. Обобщенная схема процесса принятия решений

при технологической регулировке комбайна

На этапе фаззификации условия решения задачи формулируются в лингвистической форме, Здесь анализируются исходные ситуации, пользователь выбирает набор факторов внешней среды (для задачи настройки), либо конкретный внешний признак нарушения технологического процесса (для задачи корректировки). Из базы данных извлекаются соответствующие лингвистические переменные, их значения – термы, значения функций принадлежности, как для факторов внешней среды, регулируемых параметров, так и показателей качества.

На этапе композиции получаем решение задачи в нечетком представлении, используя нечеткие экспертные знания и нечеткий логический вывод. Этап композиции заключается в построении обобщенной лингвистической переменной множества всех возможных сочетаний регулируемых параметров и определении степени истинности, соответствующих им выходных ситуаций при наличии данного нарушения.

Суть этапа дефаззификации заключается в выработке на основе нечеткого логического вывода конкретных рекомендаций по изменению регулировок.

Основой схемы вывода решений является база знаний, которая включает более 14000 нечетких продукционных правил. Например, для дедуктивной схемы вывода одно из экспертных правил имеет вид:

ЕСЛИ хлебостой пшеницы по высоте «низкорослый»

И полеглость хлебостоя «отсутствует (прямостоящий)»

И хлебостой по спутанности «нормальный»

И хлебостой по густоте «разреженный»

ТО положение мотовила по высоте «низкое».

В результате решения задачи будут получены конкретные числовые значения параметров рабочих органов комбайна (их начальные значения, соответствующие факторам внешней среды).

При индуктивной схеме вывода одно из экспертных правил имеет вид:

«Если потери необмолоченным колосом в соломе средние,

ТО частота вращения молотильного барабана - пониженная

И зазор барабан-дека - малый

И состояние бичей подбарабанья - нормальное

И равномерность зазора по ширине МСУ - неравномерный

И скорость движения комбайна - высокая»

В результате выполнения алгоритма будут получены конкретные значения измененных регулировочных параметров, способствующих устранению возникшего нарушения технологического процесса.

Отличительной особенностью предлагаемого подхода является то, что при индуктивной схеме вывода решений предлагается неоднократно возвращаться к этапу композиции. Это связано с тем фактом, что при внесении корректирующих действий, т.е. изменений значений параметров рабочих органов при устранении одного внешнего признака нарушения техпроцесса (ситуация А), необходимо проверить гипотезы (а в нашей терминологии - истинность нечетких высказываний) о возможности появления других нарушений технологического процесса (ситуация Б и т.д.). В цикле проверяется степень истинности таких ситуаций. В случае если новое значение регулируемого параметра не ухудшает ситуацию, делается вывод о завершении итераций алгоритма и выдаче пользователю готового решения.

Предлагаемая схема вывода решений, позволяет значительно приблизиться к решению задачи автоматизации процесса принятия решений при технологической регулировке комбайна в полевых условиях. Практической реализаций рассмотренной схемы принятия решений является разработка программных средств для автоматизированного решения задачи, на которые получены 18 свидетельств о государственной регистрации программ для ЭВМ и баз данных.

Литература

1. Димитров В.П., Борисова Л.В. Особенности моделирования процесса принятия решений при технологической регулировке машин. Механизация и электрификация сельского хозяйства.- 2009.- №4.- С.

2. Мелихов А.Н., Берштейн Л.С., Коровин С.Я. Ситуационные советующие системы с нечеткой логикой. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит. 1990. – 272 с.

3. Димитров В.П. Борисова Л.В.Экспертная система для технологической регулировки зернокомбайнов. Сельский механизатор.- 2011.- №12. С.