НОАНИҚ МАНТИҚ АСОСИДА ИНТЕЛЛЕКТУАЛ БОШҚАРИШ ТИЗИМЛАРИНИ ИШЛАБ ЧИҚИШ

Юсупбеков Нодирбек Рустамбекович; Жумаев Одил Абдужалилович; Маҳмудов Ғиёсжон Бақоевич; Исмоилов Мухриддин Тўлқин Ўғли

20

Journal of Advances in

Engineering Technology Vol.2(2) 2020

0°(Ж INFORMATION TECHNOLOGY

& engineering geometry

DOI: 10.24412/2181-1431-2020-2-20-25

УДК 621.9.08 ©Юсупбеков Н.Р., Жумаев О.А., Маҳмудов Ғ.Б., Исмоилов М.Т.

НОАНИҚ МАНТИҚ АСОСИДА ИНТЕЛЛЕКТУАЛ БОШҚАРИШ ТИЗИМЛАРИНИ ИШЛАБ ЧИҚИШ

Юсупбеков Нодирбек Рустамбекович т.ф.д, ЎзРФА академиги, Тошкент давлат техника унивеситети "Ишлаб чиқариш жараенларини автоматлаштириш» кафедраси профессори, Жумаев Одил Абдужалилович т.ф.д, Навоий давлат кончилик институти "Автоматлаштириш ва бошқаув кафедраси мудири, iumaev5216@mail.ru, Маҳмудов Ғиёсжон Бақоевич Навоий давлат кончилик институти Автоматлаштириш ва бошқаув” кафедраси ассистенти, mahmudov.Qiyos@mail.ru., Исмоилов Мухриддин Тўлқин ўғли Навоий давлат кончилик институти "Автоматлаштириш ва бошқаув” кафедраси ассистенти, imuxriddint@mail.ru.

Annotatsiya. Ushbu maqolada noaniq mantiq asosida texnologik jarayonlarni intellektual boshqarish tizimlarini ishlab chiqishninQ nazariy ma’lumotlari ochib berilgan. Intellektual boshqarish tizimlarining umumlashgan struktur sxemasi va noaniq mantiq asosidagi intellektual boshqarish tizimlari funksional sxemalarining tavsiflari keltirilgan.

Kalit so’zlar: noaniq mantiq, intellektual boshqarish tizimi, neyron tarmoqlari, noaniq toplam, boshqarish ob’yekti, optimallashtirish.

Аннотация. В статье рассматрьвается теоретические вопрось разработки систем интеллектуального управления технологическими процессами на основе нечеткой логики. Приведень описания функциональньх схем интеллектуальньх систем управления на основе нечеткой логики и обобшенной структурной схемь интеллектуальньх систем управления. Ключевье слово: нечеткая логика,

интеллектуальная система управления, нейроннье сети, нечеткая множеств, объект управления, оптимизация.

Abstract. This article describes the theoretical data for the development of intelligent control systems based on fuzzy logic of technology process. Descriptions of functional schemes of intelligent control systems based on fuzzy logic and a generalized block diagram of intelligent control systems are given.

Key words: fuzzy logic, intelligent control system, neural networks, fuzzy set, control object, optimization.

Интеллектуал бошқарув тизимлари ҳозирги кунда автоматлаштириш ва мураккаб объектлар ва жараенларни бошқариш муаммоларини ҳал қилишда асосий воситага айланди. Интеллектуал

тизимлар(ИТ)нинг замонавий концепсияси кибернитика, замонавий бошқарув

назарияси, алгоритмлар назарияси, замонавий ахборот технологияларини ривожлантириш ва сунъий интеллект (СИ) соҳасида тўпланган илмий билимларни, усул ва усулларни умумлаштиришнинг назарий асосларини ишлаб чиқиш асосида ривожланмоқда. Таъкидланган мураккаб объектларни бошқариш масалаларини ечиш учун сунъий интеллект ва алгоритмлари, ноаниқ ростлагичлари, нейрон тармоқлари, генетик алгоритмлари, тадрижий ҳисоблашлар, ноаниқ мантиқ ва ҳисоблаш интеллектининг бошқа асосий компонентларини қўллаш усулларини ишлаб чиқиш борасида илмий амалий тадқиқотлар олиб борилмоқда.

Ноаниқ мантиқ асосида интеллектуал бошқариш тизимларини қуриш

тамойиллари маълумотларнинг ноаниқлиги юқори бўлган тизимларнинг ишлаши шароитида бошқариш алгоритмларини яратиш, ҳамда қарама-қарши ахборот оқимлари билан ишловчи энг янги ахборот технологияларидан фойдаланишни тақозо қилади. Шунингдек, техник мураккаблиги юқори даражадаги объектлар учун интеллектуал бошқариш тизимларини ишлаб чиқиш зарурияти долзарб масаладир [3, 5, 6].

Vol.2(2), Dec, 2020

Journal of Advances in INFORMATION TECHNOLOGY

Engineering Technology Vol.2(2) 2020 0<%3§£/ & ENGINEERING GEOMETRY

Интеллектуал бошқариш тизими бошқарилаётган объектининг фъел-атвори,ҳамда унинг бошқариш тизими ва ташқи таьсирлар тўғрисидаги

ахборотларни сақлаб қолиш ва таҳлил қилиш ҳисобига ўрганиш, мослашиш ёки созланиш имконини берадиган устивор тизим ҳисобланади. Бундай тизимларнинг асосий муҳим жиҳатлари маъмуломотлар ва билимлар базаси, мантиқий хулосага таяниб бошқарувчи ҳисоблаш машиналари, тушунтиришларга оид осттизимлар ва бошқаларнинг мавжудлиги билан асосланади [1,2, 7, 8, 9].

Бундай ҳолатларда, эвристик ёки математик интеллект дастлабки моделни яратиш, кейин уни фаолият натижалари асосида созлаш ва аслида унинг ишлашини таъминлаш учун ишлатилади. Интеллектуал бошқариш тизимларининг қуйидаги хусусиятларини умумлаштириш мумкин:

- адаптив математик моделларни қўллаш;

- бошқаришда билимлар базасидан фойдаланиш;

- қарорларни оптималлаштириш усулларидан бири сифатида эксперт тизимларини қўллаш;

- тизимни моделлаштириш учун нейрон тармоқларини қўллаш;

- назорат масалаларини ноаниқ мантиқ ёрдамида ечиш усулларини қўллаш. Интеллектуал бошқарув тизимининг умумлашган функционал структур схемаси 1-расмда келтирилган, ахборотнинг қуйи тизимини ҳолати ҳақида маълумот олиш, филтрлашни амалга ошириш, тизим ўзгарувчилари X=f(Y) баҳосини олиш ва керак бўлганда ҳолат ўзгарувчиларининг қийматларини вақти t олдинга X(t+r)=f(Y(t) ) учун экстраполяция қилиш имконини беради. Бу бошқарув муаммоларини ечиш учун шовқинлардан тозаланган маълумотлардан фойдаланиш имконини беради [4, 5, 6].

1-расм. Интеллектуал бошқарув тизимининг умумлашган функционал структур

схемаси.

Қарор қабул қилиш осттизими учта блокка ва техник мажмуаси бўлган ечимни амалга эга: оптималлаштириш, маълумотлар ошириш осттизимига юборилади.

базалари ва моделлаштириш. Бу Бошқаришнинг интеллектуал тизимлари блокларнинг ҳар бири бошқарув қуйидаги талаб ва хусусиятларни

натижалари асосида узлуксиз янгиланиб таъминлаши лозим:

турадиган билимлар базасидан - бошқариш тизимларининг реал ташқи

фойдаланиб, ўзига хос вазифани ечади. муҳит билан ўзаро таъсири алоқанинг Қарор қабул қилиш осттизими ўз навбатида ахборот каналларидан фойдаланиш технологик жараён параметрларини орқали мавжудлиги; ростлаш тизимлари билан боғлиқ дастурий

Vol.2(2), Dec, 2020

21

22

Journal of Advances in INFORMATION TECHNOLOGY

Engineering Technology Vol.2(2) 2020 & ENGINEERING GEOMETRY

- билимларни тўлдириш ва ўзлаштириш имконияти ҳисобига тизимларнинг очиқлигини таъминлай олиши;

- тизимлар узлуксиз фаолият кўрсатиши учун муҳитининг ўзгаришини башоратлаш механизмларининг мавжудлиги;

- бошқариш обекти (БО) тўғрисидаги

ахборотларнинг аниқ эмаслиги

ҳолатларини бошқариш алгоритмини интеллектуаллаштириш даражасини

ошириш ҳисобига тўлдириш имконияти мавжудлиги;

- алоқаларнинг узилиш ҳолатларида тизим фаолияти барқарорлигини таъминлаш ва сақлаб қолиш имкониятлари мавжудлиги. Тизимдаги остизимларнинг ҳар бири сунъий интеллект элементларини яратиш ва ривожлантириш учун турли усуллардан фойдаланган ҳолда фаолият кўрсатади. Бошқаришнинг интеллектуал тизимлари орасида кенг тарқалган ноаниқ мантиқ (fuzzy logic) ни профессор Л.Зода томонидан ишлаб чиқилган.

Ноаниқ мантиқ асосида математик тушунчаларнинг барчасини ноаниқ ўхшашликларини қуриш ва инсоннинг фикрлаши ва масала ечиш қобилиятини моделлаштириш учун зарурий бўлган расмий аппаратлни яратиш мумкин. Ноаниқ тўплам (fuzzy set) - ихтиёрий табиатли элементлар тўплами бўлиб, уларга нисбатан у ёки бу элементни ушбу тўпламга тегишли эканлигини тўла аниқликда тасдиқлаб бўлмайди.

Ноаниқ тўпламлар назарияси экспертли ахборот деб номлаш қабул қилинган "инсонга хос билимлар” билан иш кўради. Бошқариш объектига таъсир этувчи бошқариш таъсирларини ишлаб чиқиш учун сифатли ифодаланган экспертли билимларни бевосита қўллаш ноаниқ бошқаришга хос мазмунни ифодалайди [2]. Ноаниқ ростлагичнинг бошқариш объекти (жараёни) билан ўзаро таъсири ва муносабати ҳақидаги билимлар қуйидаги кўринишда акс эттирилади "АГАР (бошланғич вазият), УНДА (жавоб реаксияси)”. Бундай қоида энг содда инсоний ҳаракатларга тўғри келади. Бунда таҳлил қилинаётган параметрлар, сифатли

кўрсаткичларга кўра баҳоланадиган лингвистик ўзгарувчилар сифатида қаралади.

Ноаниқ тўпламлар назариясида лингвистик ўзгарувчилар (ЛЎ), лингвистик катталиклар (ЛК) ва тегишлилик функциялари ^(х) тушунчалари марказий аҳамият касб этади. Математик тўпламлар (х,цт (х) )

кўринишидаги тартибланган жуфтликлар кўринишида, бу ерда х универсум X(х е X) нинг элементи ҳисобланади, функция ц t (х) эса х элемент (лингвистик элемент) нинг ноаниқ тўплам Т (терм) га [0, 1]

диапазондаги сонли қиймат кўринишида тегишлилигини аниқлаб беради. Ноаниқпикни аниқпаш

(фаззификациялаш). Ноаниқ ростлагичнинг кириш ўзгарувчиларини жорий қийматини ҳақиқийликнинг лингвистик катталигига ўтказиш фаззификация амапи деб номланади. Ноаниқ ростлагичларда "АГАР-УНДА” туридаги қоидалар (қоидалар базаси) асосида тегишлилик

функцияларини натижаловчи ноаниқ тўплам кўринишидаги мантиқий ечимларни шакллантириш амалга оширилади.

Кириш лингвистик ўзгарувчилар тирмлари учун ягона универсал фазода тегишлилик функциялари берилади ва

ўзгарувчиларнинг маълум қийматлари учун ҳар бир қоиданинг ҳақиқийлик даражаси аниқланади [1, 3, 10].

Аниқпикка ўтказиш (дефаззификация). Тегишлиликнинг берилган натижаловчи функциялари учун ягона миқдорий қийматнинг чиқиш лингвистик

ўзгарувчилари - ноаниқ ростлагич чиқишидаги бошқариш таъсирини олиш ва чиқиш катталиги (бошқариш объекти учун бошқарув таъсирлари) ни ишлаб чиқиш амалининг ўзига дефаззификация дейилади [1,2, 9].

Масалани ечиш жараёнида ноаниқ хулоса аниқ сонга ўзгартирилади.

Дефаззификациялаш блокида олинган, бошқариш объектига таъсир этувчи бошқариш таъсирининг натижаловчи тегишлилик функцияси сонли катталикка ўзгартирилади. Ўзгарувчи i нинг қиймати i = Ux дан i = U2 гача ўзгарганда

Vol.2(2), Dec, 2020

Journal of Advances in

Engineering Technology Vol.2(2) 2020

INFORMATION TECHNOLOGY

& ENGINEERING GEOMETRY

натижаловчи функция uc(u) билан қамраб олинган Sc=S (ис,цс) юзанинг оғирлик марказининг абциссасини ҳисоблашнинг умумий қоидаси қуйидаги формула билан ифодаланади:

ги7

L и и с (u) du

ис = и' (1)

LиIVс (U du

Қамраб олинган юзанинг оғирлик маркази ушбу юзанинг центроиди дейилади. Шунинг учун ҳам аниқликка келтиришнинг юқорида тавсифланган усули центроид деб

юритилиб, унинг ўзгариши uc

дефаззификациялаш натижаси

ҳисобланади.

Трапециялар усулига кўра сонли

интеграллашга ўтиб, (1) формулани қуйидагича ёзамиз:

ис

^+Y.f=-11ujHj +

(2)

бу ерда, U0 - дискретлаш қадами, M - U2-Ug=1,2,3,..., (M-1) оралиқдаги дискретлар

сони.

Хусусий ҳолда, натижаловчи тегишлилик функцияси бўлакли-чизиқли бўлса, "оғирлик маркази”нинг абсиссаси қуйидагича аниқланади:

Sfc=i(gfc+i~gfc)[(2afc+i+gfc)bfc+i+(2gfc+gfc+i)] с 3Sfe=i(g/c+i_gfe)(b/c+i+b/c)

, (3)

бу ерда, N - қирралар сони, k, bk -натижаловчи шакл қирраларининг координаталари.

Олинган қиймат uc кейин универсал тўпламдаги тескари акслантириш йўли билан лингвистик ўзгарувчили [w™g^ оралиқда бошқариш таъсирига ўзгартирилади.

Бир нуқтали тўпламлар учун оғилик маркази усули қуйидагича ҳисобланади:

_ £"= ^UjHc(иi)

Uc= SffiVc (Ui)

(4)

бу ерда, n - бир элементли ноаниқ тўпламлар сони, уларнинг ҳар бири кўриб чиқилаётган чиқиш лингвистик

ўзгарувчисининг ягона қийматини хусусиятлайди.

Ноаниқ бошқарувда намоён бўладиган ноаниқ мантиқнинг афзаллиги унинг инсон фикрларини муваффақиятли

шакллантириш имконини беришдан иборат бўлиб, улар томонидан қабул қилинган қарорлар нафақат инсонлар ва мураккаб объектларнинг мулоқот воситаси сифатида, балки объектив дунёни акс эттирувчи, узоқ вақт мобайнида бошқарувчи структура сифатида шаклланган табиий тил воситасида моделлаштириш усулларини қабул қила олганлиги билан ифодаланади [1, 5, 8]. Ростлагичларни лойиҳалашда ноаниқ тўпламлар назариясини қўллаш, уларнинг "интеллекти”, функционал имкониятларини инсон интеллектига яқинлаштириш имконини беради.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Амалиётда ноаниқ мантиқ алгоритмларини амалга ошириш учун қуйидаги усуллар қўлланилади:

- мос дастурий таъминот (ДТ) ёрдамида ноаниқ алгоритмларни амалга ошириш;

- инсон ишлатадиган табиий тил ва

хулосалаш қоидаларидагига ўхшаш буйруқлар ёрдамида маълумотлар, ахборотлар ва билимларга ишлов беришга мўлжалланган махсус "ноаниқ”

компьютерларни ишлаб чиқиш;

- катта интеграл схемалар (КИС) ва ўта юқори даражали интеграл схемалар (ЎЮИС) асосида аналогли ва аналог-рақамли тарзда амалга ошириш.

Ноаниқ тўпламлар ва ноаниқ мантиқ назариялари асосида бошқаришни амалга ошириш учун бошқариш объектига бериладиган бошқариш таъсирларини шакллантирувчи қурилма - ноаниқ ростлагич (ноаниқ мантиқ асосида ишловчи ростлагич) зарур.

Ноаниқ мантиқ асосида ишловчи автоматик бошқариш тизимининг функционал схемаси 2-расмда келтирилган. Тизимнинг солиштириш қурилмаси, ноаниқ ростлагич (НР), бошқариш объекти ва тескари алоқа занжиридан ташкил топган. Ноаниқ

ростлагич (fuzzy - controller) учта асосий блок: фаззификациялаш (fuzzyfication)

блоки, мантиқий ечимни шакллантириш (inference) блоки ва дефаззификациялаш (defuzzyfication) блокини ўз ичига олади.

Фаззификациялаш блокида кириш

лингвистик ўзгарувчилари хх ,...,хп ни

Vol.2(2), Dec, 2020

23

24

Journal of Advances in INFORMATION TECHNOLOGY

Engineering Technology Vol.2(2) 2020 & ENGINEERING GEOMETRY

тизимнинг хатолиги 0, хатоликни ўзгариш

f

тезлиги биринчи ҳосила 0, хатоликнинг

тезланиши иккинчи ҳосила 0 каби ифодалаш ноаниқ тўпламлар а{ лингвистик катталиклар билан сифатли тавсифланади. Сўнгги катталик сифатида манфий, ўртача манфий, кам манфий, нолли, кам мусбат, ўртача мусбат, мусбат катталиклар олиниши мумкин бўлиб, улар U универсал тўпламда дт (и) тегишлилик функциялари билан тавсифланади [1,2, 3].

Ноаниқ бошқаришнинг асосий хусусиятлари қуйидагилардан иборат:

- Ноаниқ бошқариш қоидалари мантиқий ҳисобланиб, қоидалардан фойдаланиш мантиқий хулоса

механизмлари орқали амалга оширилади. Технологик жиҳозлар учун нафақат бошқарувда тўла ахборотлардан

фойдаланиш, балки шартга кўра бошқариш режимларини ўзгартириб, реал

жиҳозларнинг кўпгина турлари учун турли иш режимларида алоҳида эътибор қаратиш лозим. Бундай ҳолатларда

автоматлаштириш учун ноаниқ

бошқаришдан фойдаланиш қулай, чунки ишга тушириш ва меъёрий иш режимлари учун “АГАР-УНДА” шаклида қоидани бир хил тавсифлаш мумкин.

- Параллел бошқариш - ноаниқ

бошқаришнинг классик ёки замонавий бошқариш усуллари бўлиб, биринчи ҳолда бошқаришнинг умумлашган алгоритми бир формула ёрдамида ифодаланиб, ноаниқ бошқаришда эса кўп сондаги хусусий қоидалардан фойдаланилган ҳолда амалга оширилади. Ҳар бир қоида бошқаришда ишлатиладиган ахборот фазосининг

маълум соҳаси учун ўринлидир.

Тақсимланган ахборот фазосининг ҳар бир локал соҳаси учун алоҳида бошқариш қоидаларини яратиш мақсадга

мувофиқдир.

- Оператор билан диалог шаклидаги бошқаришни ташкил этиб, бошқариш қоидасини “АГАР-УНДА” ифодаси шаклида ёзиш мумкин.

2-расм. Ноаниқ мантиқ асосидаги интеллектуал бошқариш тизимининг функционал

схемаси.

Саноат корхонасини интеллектуал даражалари ўртасидаги вазифаларни бошқариш тизимининг яратилиши очиқ қайта тақсимланиш жараёнини

интерфейсли математик моделлар асосида соддалаштиради, шунингдек, қарорларнинг бошқариш масалаларини ечишни самарадорлигини сезиларли даражада автоматлаштириш имконини беради. оширади ва бошқарув фаолиятини янада

Таклиф этилаётган тизимнинг амалда мувозанатлаштириш имконияти яратилади. жорий этилиши ва ишлатилиши бошқарув

Vol.2(2), Dec, 2020

Journal of Advances in INFORMATION TECHNOLOGY

Engineering Technology Vol.2(2) 2020 & ENGINEERING GEOMETRY

Адабиётлар

[1] . Н.Р.Юсупбеков., Р.А.Алиев.,

Р.Р.Алиев., А.Н.Юсупбеков "Бошқаришнинг интеллектуал тизимлари ва қарор қабул қилиш”. Давлат илмий нашриёти "Ўзбекистон миллий энсиклопедияси” Тошкент - 2015 й.

[2] . О.А. Жумаев, А.А. Ахматов, Г.Б.

Махмудов. «Моделирование процессн оптимального смешения цианистнх

растворов с использованием

интеллектуальньх систем измерения на основе нечеткой логики». Контроль и управления химической технологии. 1-2/2018.

[3] . A Jumaev, M T Ismoilov, G B Mahmudov and M F Shermurodova "Algorithmic methods of increasing the accuracy of analog blocks of measuring systems” ICMSIT 2020 Journal of Physics: Conference Series 1515 (2020)

[4] . В.В.Морозов, В.П.Топчаев,

К.Я.Улитенко, З.Ганбаатар, Л.Дэлгэрбат "Разработка и пименение

автоматизированннх систем управления процессами обогацения полезньх ископаемьх” Москва Издательский дом "Руда и Металль|” 2013 г.

[5] . A Jumaev, R R Sayfulin, M T Ismoilov and G B Mahmudov "Methods and algorithms for investigating noise and errors in the intelligent measuring channel of control systems” Journal of Physics: Conference Series 1679 (2020)

[6] . A Jumaev, J T Nazarov, R R Sayfulin, M T Ismoilov and G B Mahmudov "Schematic and algorithmic methods of elimination influence of interference on accuracy of intellectual interfaces of the technological process” Journal of Physics: Conference Series 1679 (2020)

[7] . А.В. Вожаков, А.Н. Данилов "Разработка интеллектуальной системь управления промьшленньм предприятием на основе модели с открьтьм интерфейсом” журнал "Прикладная математика и вопрось управления”. 2015г. № 2.

[8] . Махмудов Гиёсжон Бакоевич

"Разработка интеллектуальной системь управления процессом сорбционного цианирования на основе SIMATIC S7-1200 ПЛК” IX Международной научно-практической конференции

«Информационнье и коммуникационнье технологии в образовании и науке» (1 - 5 июня 2020 г.).

[9] . Yusupbekov, N. Mukhitdinov, D.

Kadirov, Y. Sattarov, O. Samadov, A. Control of non-standard dynamic objects with the method of adaptation according to the misalignment based on neural networks, ISSN 2347 - 3983. International Journal of

Emerging Trends in Engineering Research -IJETER, volume 8, number 9, year 2020, pages 5273-5278,

[10] . http://pu.if.ua./inst/phys_che/start/confe rense/52.htm.

Vol.2(2), Dec, 2020

25

НОАНИҚ МАНТИҚ АСОСИДА ИНТЕЛЛЕКТУАЛ БОШҚАРИШ ТИЗИМЛАРИНИ ИШЛАБ ЧИҚИШ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Текст научной работы на тему «НОАНИҚ МАНТИҚ АСОСИДА ИНТЕЛЛЕКТУАЛ БОШҚАРИШ ТИЗИМЛАРИНИ ИШЛАБ ЧИҚИШ»