Этапы и принципы моделирования

Рассмотрим этапы и общие принципы исследования, которые используются при построения модели ТПБК.

Этап 1. Построение дерева выводов и фаззификация влияющих факторов.

Дерево вывода - это граф, структура которого отображает классификацию факторов, влияющих на прогнозируемый показатель, т. е. выход биогаза. Вершины дерева интерпретируются таким образом: корень дерева - выходной показатель, терминальные вершины - влияющие факторы, нетерминальные вершины - классы влияющих факторов.

Этап фаззификации предусматривает выбор нечетких термов для лингвистической оценки факторов и формализацию этих термов с помощью функций принадлежности.

Этап 2. Построение нечетких матриц знаний.

Нечеткая матрица знаний является аналогом матрицы планирования эксперимента [51]. Но в отличии от реальных экспериментальных данных, в нечеткую матрицу знаний заносятся результаты так называемого виртуального (т. е. фиктивного или воображаемого) эксперимента. В процессе такого эксперимента эксперт отвечает на вопрос: какой будет лингвистическая оценка выходного показателя при заданном сочетании лингвистических оценок факторов. Иерархический характер дерева вывода предусматривает необходимость построения нечетких матриц знаний для всех нетерминальных вершин и корня этого дерева.

Этап 3. Нечеткий логический вывод и дефаззификация выходного показателя.

Техника нечеткого логического вывода, примененная к информации, собранной на предыдущих этапах, позволяет вычислить показатель, который прогнозируется, в виде нечеткого множества. Это нечеткое множество определяет уровень выхода биогаза для фиксированного вектора влияющих факторов. Чтобы перейти от полученного нечеткого множества к количественной оценке нужно выполнить процедуру дефаззификации, т. е. преобразования нечеткой информации в четкую форму. Среди разных методов дефаззификации наиболее распространенным является нахождение "центра масс" плоской фигуры, ограниченной функцией принадлежности нечеткого множества и горизонтальной координатой. Модель нечеткого логического вывода вместе с процедурой дефаззификации обеспечивает возможность наблюдения за изменением выходного показателя при вариации влияющих факторов.

Дерево вывода

Дерево вывода, определяющее последовательности расчетов при прогнозировании количества биогаза, показано на рис. 8.18. Одинарными кружками обозначены влияющие факторы, которые приведены в табл. 8.21. Они рассматриваются как лингвистические переменные, заданные на соответствующих универсальных множествах с помощью нечетких термов. Функции принадлежности нечетких термов, приведенных в табл. 8.21, получены методом парных сравнений и изображены на рис. 8.19.

Таблица 8.21.

Факторы как лингвистические переменные

Обозначение и название переменной	Универсальное множество	Термы для оценки
- качество сырья	(5¸13) у.е.	коровы(1), бычки(2), свиньи(3), куры(4), индюки(5)
- влажность сырья	(80¸98) %	низкая(1), нормальная(2), высокая(3)
- гранулометрический состав	(1¸2) у.е.	измельчено(1), неизмельчено(2)
- количество жирных кислот	(600¸1500) мг/л	норма(1), много(2)
- водородный показатель	(6.5¸8.5) РН	кислый(1), нейтральный(2), щелочной(3)
- время сбраживания	(5¸15) суток	малое(1), нормальное(2), повышенное(3)
- температура брожения	(15¸55)°С	психрофильный(1), мезофильный(2), термофильный(3)
- стабильность температурного режима	(0¸0.3) Dt/t	низкая(1), удовлетворительная(2), высокая(3)
- качество перемешивания	(0¸4) у.е.	без перемешивания(1), минимальное(2), обычное(3)
- содержание метаногенной микрофлоры	(0.1¸4 1010)клет/Г(СВ)	низкое(1), среднее(2), высокое(3)
- доза загрузки реактора	(6¸20) %	низкая(1), средняя(2), высокая(3)
- тип биореактора	(1¸1.5) у.е.	примитивная(1), традиционная(2), модернизированная(3)
- степень иммобилизации	(1¸3) у.е.	незначительная(1), достаточная(2), высокая(3)
- качество дополнительного оборудования	(0¸100) баллов	низкое(1), среднее(2), высокое(3)
- качество аппаратно-схемного оформления	(0¸100) баллов	низкое(1), среднее(2), высокое(3)

В табл. 8.21 использованы следующие обозначения: у.е. - условные единицы, Dt/t - отношение наибольшего отклонения температуры к заданному уровню, РН - водородный показатель, клеток/Г(СВ) - клеток на грамм сухого вещества. Для факторов и , характеризующих качество биореактора, выбрана стобальная шкала интегральной оценки. Но каждый из этих факторов может рассматриваться на более глубоких уровнях детализации.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: