Анотація до роботи:

Сидоренко С.А. Методи і засоби підвищення швидкодії та точності цифрових пристроїв на нечіткій логіці. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.05 – Елементи та пристрої обчислювальної техніки та систем керування. – Одеський національний політехнічний університет, Одеса, 2002.

Дисертація присвячена розробці методів і засобів підвищення швидкодії та точності цифрових пристроїв на нечіткій логіці (ЦПНЛ) для розширення області ефективного застосування нечітких систем управління об’єктами в умовах невизначеності. Розроблено методи синтезу ЦПНЛ що забезпечують: підвищену швидкодію та точність фаззифікації якісних сигналів з функціями належності трикутної та гаусівської форм; прискорену фаззифікацію кількісних сигналів на основі перетворення функцій належності гаусівської форми до трикутної, дзвоноподібної форми до трапецієвидної; прискорену дефаззифікацію на основі декомпозиції функцій належності та використання змінного кроку дискретизації; дефаззифікацію мультимодальних функцій належності. Розроблено бібліотеку універсальних VHDL-моделей для апаратного синтезу на основі програмованої логіки, імітаційного моделювання, тестування та верифікації ЦПНЛ.

Шляхом аналізу об’єкта досліджень встановлено, що підвищення швидкодії та точності цифрових пристроїв для перетворення і обробки нечіткої інформації призводить до адекватного підвищення ефективності функціонуючих в реальному часі систем управління. Запропоновані методи синтезу алгоритмів функціонування цифрових пристроїв з нечіткою логікою та шляхи удосконалення структурної організації нечітких контролерів складають основу розробок швидкодіючих регуляторів, ідентифікаторів та апроксиматорів з підвищеними метрологічними показниками при необхідності управління об’єктами, моделі та умови функціонування яких характеризуються високим ступенем невизначеності інформації.

Отримано наступні результати та висновки:

1. Розроблено та обґрунтовано метод синтезу цифрових пристроїв з нечіткою логікою на основі технології символьних обчислень, що забезпечує підвищену швидкодію та точність фаззифікації якісних вхідних сигналів з функціями належності трикутної та гаусівської форм за рахунок апріорного формування аналітичних залежностей для визначення точок перетину ФН вхідних нечітких сигналів та лінгвістичних термів.

2. Розроблено метод синтезу ЦПНЛ для фаззифікації кількісних координат, що дозволяє на етапі проектування застосовувати неперервні та диференційовані функції належності гаусівської та дзвоноподібної форм, а при апаратній реалізації, відповідно, переходити до функцій належності трикутної та трапецієвидної форм з мінімізацією їх розугодження.

3. Розроблено метод синтезу цифрових пристроїв для дефаззифікації вихідних сигналів нечітких контролерів на основі декомпозиції результуючої функції належності для визначення змінних кроків дискретизації, що дає змогу суттєво знизити кількість ітерацій обчислювального процесу.

4. Розроблено метод дефаззифікації мультимодальних функцій належності, що забезпечує формування вихідного сигналу із близьким до максимального значенням ФН згідно апріорного настроювання коефіцієнта переваги, дозволяє уникнути осциляції між модами результуючої ФН та забезпечує передачу переваги іншій моді при перевищенні значення критичного відхилення між максимумами мод.

5. Запропоновано методологію синтезу структурної організації нечітких контролерів з функціями блоків нечіткого логічного висновку, що забезпечує підвищення їх швидкодії за рахунок застосування конвеєрного підходу та з урахуванням бажаного відношення "швидкодія/складність логічної структури" на основі цифрових пристроїв перетворення нечіткої інформації. Сформовано бібліотеки універсальних та спеціалізованих VHDL-моделей для імітаційного моделювання, тестування та верифікації цифрових пристроїв з нечіткою логікою та апаратного синтезу нечітких контролерів для імплементації в програмованих логічних інтегральних схемах.

6. На основі синтезованих схемотехнічних рішень та структур ЦПНЛ і нечітких контролерів розроблено системи управління і СППР для розв’язання задач управління морськими рухомими об’єктами в умовах невизначеності та ін. Для управління нестаціонарними об’єктами синтезовано нечіткий контролер на основі ЦПНЛ типу Такагі-Сугено, що забезпечує ефективне управління в широкому діапазоні зміни параметрів нестаціонарних об’єктів.

7. Результати дисертаційних досліджень стосовно розробки методів синтезу та алгоритмів ЦПНЛ та нечітких контролерів, програмно-алгоритмічне забезпечення, зокрема VHDL-моделі, алгоритми формування та прийняття рішень в умовах невизначеності впроваджені в морській бункерувальній компанії "Нафтасервіс" для танкера "Алюміній", Державному підприємстві "Науково-виробничий комплекс газотурбобудування "Зоря – Машроект" та в навчальному процесі Українського державного морського технічного університету та Миколаївської філії Національного університету "Києво-Могилянська академія".

Публікації автора:

1. Кондратенко Ю.П., Сидоренко С.А., Підопригора Д.М. Поведінковий синтез цифрових пристроїв у середовищі Active-HDL. – Миколаїв: Вид-во МФ НаУКМА, 2002. – 116 с.

2. Кондратенко Ю.П., Сидоренко С.А. Методи синтезу нечітких контролерів для підвищення швидкодії та точності процесів формування управляючих сигналів // Збірник наукових праць УДМТУ. – Миколаїв. – 2002. – Вип. 1 (379). – С. 121–129.

3. Кондратенко Ю.П., Сидоренко С.А. Пристрої з нечіткою логікою для автоматизації процесів підтримки прийняття рішень при проходженні суден у вузькостях та протоках // Збірник наукових праць УДМТУ. – Миколаїв. – 2001. – Вип. 5. – С. 124–134.

4. Кондратенко Ю.П., Сидоренко С.А. Методи проектування нечітких пристроїв прийняття рішень на основі програмованих логічних ІМС // Наукові записки НаУКМА. – Київ. – 2000. – Т. 18, ч. 2. – С. 401-412.

5. Кондратенко Ю.П., Сидоренко С.А. Сучасні інформаційні технології для задач автоматизованого проектування цифрових пристроїв // Вісник ХДТУ. – Херсон. – 2000. – №1(7). – С. 229-235.

6. Кондратенко Ю.П., Сидоренко С.А. Синтез нечітких алгоритмів для апроксимації, ідентифікації та управління в реальному часі // Праці Міжнародної конференції з управління “АВТОМАТИКА – 2000”. – Львів. – 2000. – С. 121-126.

7. Кондратенко Ю.П., Сидоренко С.А. Структурно-алгоритмічна організація суднової ЛМС для автоматизованого прийняття рішень в екстремальних ситуаціях // Праці Одеського політехнічного університету. – Одеса. – 1999. – Вип. 2. – С. 174–178.

8. Кондратенко Ю.П., Сидоренко С.А. Системи підтримки прийняття рішень на основі пристроїв з нечіткою логікою // Збірник наукових праць УДМТУ. – Миколаїв. – 1999. – Вип. 4. – С. 125–134.

9. .. // " – 2001". – , . – 2001. – .2. – . 116-117.

10. Kondratenko Y.P., Sydorenko S.A. Fuzzy inference devices of expert system for estimation of critical maneuvering distance and navigator’s modelling // Proc. of Intern. Conference on Modelling and Simulation MS’2001. – Lviv, Ukraine. – 2001. – P.110-111.

11. .., .. - ’ // " – 2001". – , . – 2001. – .2. – C. 99-100.

12. Сидоренко С.А., Кондратенко Г.В., Полторак К. Імітаційне моделювання нечітких алгоритмів для формування характеристик нелінійних функціональних перетворень. // Proc. of 4-th Intern. Modelling School of AMSE–UAPL. – Rzeszov, Poland. – 2000. – С. 233-236.

13. Kondratenko Y.P., Romanovsky G.F., Sidorenko S.A., Pidopryhora D.M. Man-Machine System for Control of Ship Behaviour in Emergency Conditions // Proc. of Int. Conf. “Human Factors in Ship Design & Operation”, Royal Institute of Naval Architects. – London. – 2000.– P. 1-12

14. Сидоренко С.А. Применение концентрации и деконцентрации функций принадлежности для учета степени нечеткости входных координат // Проблемы автоматизации технических объектов и технологических процессов в машиностроении, энергетике и на транспорте. Материалы межд. конф. – Севастополь. – 1999. – С. 20.

15. Kondratenko Y.P., Sidorenko S.A. Fuzzy Models for Forecasting of Vessel’s Stability in Extreme Conditions // Thesis of Conf. Reports of Int. Conf. "Dynamical Systems Modeling and Stability Investigation". – Kyjiv. – 1999. – Р. 84.

16. Кондратенко Ю.П., Сидоренко С.А. Програмно-алгоритмічне забезпечення комп’ютеризованих систем технічної діагностики і прогнозування поведінки складних технічних об’єктів // IV Всеукр. Міжн. конф. “Оброблення сигналів і зображень та розпізнавання образів”. – Київ. – 1998. – С. 125–126.

17. Сидоренко С.А. Методи нечіткої логіки для технічної діагностики суден // "Проблеми суднобудування: стан, ідеї, рішення", Мат. міжн. симп. – Миколаїв, Україна. – 1997. – C. 227-228.