Đang tải... (xem toàn văn)
Nhằm góp phần làm phong phú thêm nguồn tư liệu phục vụ nghiên cứu, học tập cho bạn đọc trong nước và sinh viên Trường Đại học Cần Thơ, Nhà xuất bản Đại học Cần Thơ xin hân hạnh ấn hành và giới thiệu cùng bạn đọc giáo trình “Điều khiển mờ” (Fuzzy Control) biên soạn bởi nhóm tác giả PGS. TS. Nguyễn Chí Ngôn (chủ biên) và GVC. TS. Nguyễn Chánh Nghiệm. Giáo trình gồm 6 chương, trong đó có 4 bài thực hành, với gần 170 trang. Nội dung các chương trình bày lý thuyết cơ bản về logic mờ, các kỹ thuật thiết kế bộ điều khiển mờ, các kỹ thuật cải tiến chất lượng điều khiển, các ứng dụng thực tiễn của điều khiển mờ và đính kèm nhiều mã nguồn cho phép mỗ phỏng dễ dàng trên máy tính.
(vata 240) NỢ9M J9 NỊIUN"SI'S84 TP 713)03)))00)/2))00) 0170) TP0H TÚI TY TH” ue CAC UTI ^ ĐIEU KHIEN nữ di mức th OES ung ‘OW N3IHM 310 102 ay Vref MỜ ~ e 8+ eae TE: NN Fuzzy Connoler HỆ c bã yy reL Prant NANA 0U Biên suạn: P6S.TS NGUYEN CHÍ NGƠN (hủ hiên) TS, NGUYEN CHANH NGHIEM GIAO TRINH x a2 DIEU KHIEN D> MG wh vir nin nminne edu rad - BIÊN MỤC TRƯỚC XUẤT BẢN THỰC HIỆN BỞI ‘TRUNG TAM HOC LIEU TRUONG DAL HOC CAN THO "Nguyễn, Chí Ngơn Giáo ình điều khiển mờ / Nguyễn Chỉ Ngôn (Chủ biên), Nguyễn Chinh Nghigm Cần Thơ Ngh, Đại học Cần Thơ, 2020) T80 tr: họa 24 cm Sảch có danh mục tả liệu tham khảo ISBN: 9786049653940 1.S0t theory ty ses -2.Điều khiển mờ Nhan đề, 1Í Nguyễn, Chính Nghiệm MEN 239209 511332 DDC23 Nets LỜI GIỚI THIỆU Nhằm góp phẩn làm phong phú thêm nguồn tư liệu phục vụ nghiên cứu, học lập cho bạn đọc nước sinh viên Trường Đại Nhà xuất Đại học Cần đọc giáo trình Thơ xin hân hạnhấấn hành giới học Cần Thơ, thiệu bạn “Điều khiển mờ” (Fuzzy Control) biên soạn nhóm tác giả PGS TS Nguyễn Chí Ngơn (chủ biên) GVC TS Nguyễn Chánh Nghiệm Giáo trình gồm chương, có thực hành, với gan 170 trang Š logic mờ, kỹ thuật lượng điều khiển, ứng dụng thực tiễn điều khiên mờ đính kèm nhiều mã nguồn cho phép mơ dễ dàng máy tính Nhà xuất Đại học Cần Thơ chân thành cảm ơn Tác giả đóng Hội đồng thẩm định Trường Đại học Cần “Thơ đề giáo trình “Điều khiên mi lược mắt bạn đọc Nha xuất Đại học Cần Thơ trân trọng giới thiệu đến giảng sinh viên bạn đọc giáo trình Chan thành cảm ơn! NHÀ XUẤT BAN DAI HOC CAN THƠ LỜI NÓI ĐÀU Khái niệm logic mờ đề xuất từ năm 1965 giáo sư Lofi Askar Zadeh Trải qua thời gian dài thu hút nhiều nhà khoa học cúc kỹ sư khắp giới Những năm cuối thập niên 1980s, logic mờ bắt đầu ứng dụng thực tiễn Từ đó, mở lĩnh vực kỹ thuật điều khiên tự động điều khiển mờ Ưu điểm điều khiển mờ so với phương pháp điều khién kinh điền không thiết phải biết trước thông tin, đặc tính đối tượng xác, nhưng, tổng hợp khiển mờ ứng dụng nhiều lĩnh vực Chẳng han, cde san pl tiêu dùng, áp dụng để điều khiển máy giặt, nỗi cơm điện hay máy quay phim Trong cơng nghiệp, dùng để kiêm sốt lị nhiệt, xe điện hay robot Bi khiến mờ hoạt động dựa ật điề mờ, xây dựng dựa theo ngôn ngữ tự nhiên khả tư người Do vậy, điều khiển mờ có thê xem nhánh điều khiên thông minh Ngày di đàng tìm thấy nhiều tài liệu ngoại văn từ diễn trình, đến sách chuyên khảo Tuy nhiên, phần lớn tà inh thống trình bày hàn lâm, gây khó khăn cho khơng đề cập sâu, mà hướng đến việc giúp cho người tim hié thiết kế thực nghiệm kỹ thuật điều khiên mờ Trong mơi trường MATLAB/Simulink, người đọc tham khảo mã nguồn dựng sẵn để thiết kế mô điều khiển mờ cách dễ dàng Ngồi ra, giáo trình cung cấp phẩn thực hành thiết bị, đòi hỏi phải triển khai phịng thí nghiệm Giáo trình biên soạn nhằm cung cấp cho sinh viên tài liệu dễ theo dõi, phục vụ giảng đạy học phần Điều khiển mờ (CT398) chương trình đào tạo bậc đại học Khoa Cơng Nghệ, Trường Đại học Cần Thơ Ngồi ra, cịn tải liệu hữu ích cho bạn đọc NHÓM TÁC GIẢ MỤC LỤC CHƯƠNG GIỚI THIỆU 11 12 13 14 15 1.6 DAN NHAP LOGIC MG BO DIEU KHIEN MO CO BAN 1.3.1 Bộ điều khiển mờ SISO 1.3.2 - Bộ điều khiển mờ MISO CAI THIEN BO DIEU KHIEN MO CO BAN UNG DUNG BO DIEU KHIEN MO THUC HANH, BÀI TẬP CHƯƠNG LOGIC MỜ 21 LICH SU PHAT TRIEN CUA LOGIC MO ze CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 23 CAC PHÉP TOÁN TREN TAP MỜ 24 25 2.2.1 Tập kinh điển 2⁄22 Tập mờ 2.3.1 2.3.2 2.3.3 Phép hợp Phép giao Phép bù MỜ HĨA 2.4.1 Biến ngơn ngữ giá trị biến ngơn ngữ 2.4.2 Mờhóa LUẬT MỜ 2.5.1 Mệnh đề mờ 2.5.2 Luậtmờ 2.6 2.7 SUY DIỄN MỜ 31 2.6.1 Suy diễn mờ MAX-MIN 31 2.6.2 Suy diễn mờ MAX-PROD 35 GIẢI MỜ 2.7.1 Phương pháp cực đại 2.7.2 - Phương pháp điểm trọng tâm 38 38 40 BÀI TẬP 42 CHUONG DIEU KHIEN MỜ 3.1 NGUYEN TAC DIEU KHIEN MO 45 45 45 46 47 47 48 39 59 61 74 3.1.1 3.2 3.3 3.12 Bạn thực Bạn thực iều khiến mờ ngày? khiên mờ ngày? THIET KE BO DIEU KHIEN MO CO BAN SISO 3.2.1 Dinh nghia bai toán 3.2.2 Phuong php thiết kế THIET KE BO DIEU KHIEN MO CO BAN MISO 3.3.1 3.3.2 Dinh nghia toán Phương pháp thiết kế BÀI TẬP CHUONG CAI THIEN CHAT LUQNG BQ DIEU KHIE 4.1 NHAC LAI DIEU KHIỂN PID 4.2 DIBU KHIEN TY LE MO FP 4.4 86 4.3 4.5 4.6 4.7 DIEU KHIEN VI PHAN TY LE MO FPD DIEU KHIEN TICH PHAN TY LE MG FPI DIEU KHIEN MO TANG CƯỜNG DIEU KHIEN VI PHAN TY LE MO + TICH PHAN DANH GIA CAC BO DIEU KHIEN MO CAI TIEN BÀI TẬP 78 82 88 90 92 94 CHƯƠNG ỨNG ĐỤNG ĐIÊU KHIÊN MỜ 5.1 DIEU KHIEN MO HE THONG DEN GIAO THONG 5.1.1 5.2 Định nghĩa toán Ước lượng mật độ xe 5.1.4 So sánh hai độ chế định thời thông minh 5.1.3 82, 53 Thiết kế điều khiển mờ DIEU KHIEN MG THIET BI RTOXO 5.2.1 Định nghĩa bải toán 5.2.2 Thidt kế điều khiển PI mờ THUC NGHIEM DIEU KHIEN THIẾT BỊ RT0X0 5.3.1 Điều khiển mờ hệ ồn định mực chất lỏng RT010 542 Đi khiên mờ 5.3.3 Diều khiển mờ hệ ôn định lưu lượng RT020 n định áp suất RT030 CHƯƠNG THỰC HÀNH 95 95 95 95 98 100 101 102 102 108 108 109 Ml BAI DIEU KHIEN MO HE RT030 114 116 121 126 BÀI4 ĐIỀU KHIỂN MỜ HỆ RT040 131 TÀI LIỆU THAM KHẢO 136 PHỤ LỤC 139 BÀI ĐIÊU KHIÊN MỜ HỆ RT010 BAI2 DIEU KHIEN MO HE RT020 CHUONG GIỚI THIỆU Ngày điều khiển mờ ứng dụng nhiều lĩnh vực, Trong sản phẩm tiêu dùng, áp dụng đề điều khiển máy giặt, nỗi com điện hay máy quay phim Trong dùng để kiêm sốt lò nhiệt, xe điện hay robot Bộ điều khiển mờ hoạt động dựa luật điều khiển mờ, xây dựng dựa theo ngôn ngữ tự nhiên khả tư người Do vậy, điều khiến mờ có thê xem nhánh điều khiển thông minh từ diỄn đàn, trang web, giáo trình đến sách chuyên khảo Tuy nhiên, phần lớn giáo trình sách thong trình bày nặng, lý thuyết hàn lâm, làm cho người đọc khó tiếp cận Trong phạm vỉ giáo trình này, phan lý thuyết điều khiên mờ không đề cập sâu nội dung giáo trình hướng đến việc giúp cho người tìm hiểu thiết kế thực nghiệm kỹ thuật điều khiển mờ Nhiều mã chương trình ví dụ cung cấp đề giúp người đọc thiết kế mô điều khiển mờ mơi trường MATLAB/Simulink Ngồi ra, giáo trình cung cấp phần thực hành thiết bị, đòi hỏi phải triển khai phịng thí nghiệm 1.1 DAN NHAP Hằng ngày, điều khiển xe gắn máy đường, phải thực việc điều khiên mở tốc độ xe cách vô thức? Thật mong muốn thi a điều chỉnh ga “hơi giám " chút Nếu bằng” vận tốc mong muốn ta sa Các phát biểu“ 1.2 LOGIC MO Các niệm logic mờ sở toán học logic trình bày Chương giáo trình Ở đó, từ phép tốn tập kinh điền (tập rð) đến phép toán tập mờ Hai phép tốn thơng dụng tập mờ phép hợp phép giao Mỗi phép toán lại có nhiều cơng thức để xác định, nhiên, tập trung nhiều vào phép hợp theo luật MAX phép giao theo luật MIN, minh họa Hình 1.2 det xong Tắcmuốiđộ + eo = “™~ Teds thực Hình 1.1 Minh họa điều khiển mờ sống a8) 4) Hut) Hel) Maral) x Hu) Hal) 9) x Hình 1.2 Phép tốn thơng dụng tập mờ: a) phép hợp theo luật MAX, b) phép giao theo luật MIN Ngoài ra, số lệnh co ban cia “Fuzzy Logic Toolbox” cua MATLAB sử dung dé minh họa cho việc tính tốn tập mờ Chẳng hạn, ta có thẻ sử dụng Code_C11 để vẽ tập mờ độ phụ thuộc tương ứng điểm xét, Hình 1.3 % Code C11: Xác định độ phụ thuộc tập mở Gauss by nengonéctu.edu.vn x [-2:0.1:12]"; mf = fismf (@gaussmf, [1.5 5]); y = evalmé (mE, x); x1 T; điểm xét yl — evalmf(mf,xl); % độ phụ thuộc xi Plot Ge vụ "1inewidh", 1,5) axis ([22/12,0,1.1]) họ1d on, plot([x1,x1], [0,1], *~=b*, [x(1),x11, [y1,y11,* plot (1, y1, "dt, 'markerfacecolor', 'r") ; text (3.1/0,3, ("\mu(x_1)=" ,num2stx (round (y1,2))]) xlabel('x'), ylabel (7\mu(x) ") ác định