CHƯƠNG 8 XÂY DỰNG THUẬT TOÁN VỀ ỨNG DỤNG LOGIC MỜ TRONG KỸ THUẬT DẪN HƯỚNG CHO ROBOT TỰ HÀNH VÀ MÔ PHỎNG TRÊN MATLAB – SIMULATINK Như ở Chương II và Chương III đã đề cập tới vấn đề xây dựng mô hình động học cho robot tự hành kiểu 3 bánh và lý thuyết về điều khiển mờ. Trong Chương IV này sẽ đi v ào xây dựng mô hình robot trên ph ần mềm mô phỏng Matlab- Simulink, và cũng trên đó một bộ điều khiển mờ sẽ được xây dựng và sử dụng để điều khiển mô hình robot đó. Nội dung chương này bao gồm: + Giới thiệu về Matlab Simulink. + Gi ới thiệu về Fuzzy Logic ToolBox. + Xây dựng bộ điều khiển Fuzzy control trong Fuzzy Logic Toolbox. + Xây d ựng và mô phỏng robot được điều khiển bằng bộ điều khiển Fuzzy control. 4.1. Giới thiệu về Matlab Simulink và Fuzzy Logic Toolbox Matlab (Matrix Laboratory) là phần mếm tính toán, mô phỏng được ứng dụng rộng r ãi trong nhiều lĩnh vực khoa học và trở thành công c ụ tính toán kỹ thuật hàng đầu, bao gồm phân tích dữ liệu, thiết kế mô phỏng…rất phù hợp cho những bài toán về điều khiển tự động và xừ lý tín hiệu. Matlab có nhiều tính năng về đồ họa, có thể vẽ các đặc tuyến bất kỳ trên mặt phẳng hai chiều hoặc không gian 3 chiều. Matlab còn có khả năng lập trình như một ngôn ngữ thực sự, có cấu trúc lệnh giống Pascal hoặc C. 4.1.1.Matlab Simulink Được viết tắt từ Simulation and Link, là một chương trình đi chung với Matlab, là một chương trình mô phỏng rất tốt cho các hệ thống tự động. Đây là một chương trình đồ họa cho phép mô phỏng các hệ thống bằng cách sử dụng các khối trong thư viện Simulink và kết nối chúng lại với nhau một cách linh hoạt theo ý muốn bằng cách nhấp nhả chuột. Simulink có thể mô phỏng hầu hết các hệ thống phi tuyến, tuyến tính… Simulink cho phép chúng ta dễ dàng xây dựng các mô hình từ đầu, hoặc lấy các mô h ình đã tạo sẵn và thêm những khối cho chúng. Simulink cho phép chúng ta thay đổi các thông số của các khối trong hệ thống. Ta có thể sử dụng tất cả các công cụ phân tích trên Matlab, do đó sẽ rất dễ dàng để lấy kết quả tính toán được để tiếp tục mô phỏng, phân tích và làm trực quan hóa chúng. Simulink bi ến máy tính trở thành một phòng thí nghiệm thu nhỏ cho việc mô phỏng, mô hình hóa và phân tích hệ thống mà điều này rất khó làm trong th ực tế. Hình 4.1. Giao diện phần mềm Matlab version 7.0.4 Tổng quát, Simulink là một phần mềm sử dụng cho việc mô hình hóa, mô phỏng và phân tích hệ thống động. Nó hỗ trợ cả hai hệ thống phi tuyến và tuyến tính, mô phỏng trong khoảng thời gian liên tục, các khoảng thời gian lấy mẫu. Mô hình có thể được mô phỏng bằng các phương pháp phân tích mô hình từ các Menu của Simulink hoặc từ cửa sổ lệnh của Matlab. Có thể sử dụng đồng hồ đo, dao động kí hoặc các khối hiển thị kết quả để lấy kết quả mô phỏng. Từ đó có thể thay đổi các thông số của hệ thống để được kết quả như ý muốn. Sau đó các kết quả mô phỏng có thể được đưa vào vùng làm việc của Matlab để xử lý tiếp. Ngoài ra để phục vụ cho việc mô phỏng các hệ thống khác nhau trên máy tính, Matlab được tích một bộ công cụ toolbox với nhiều mô hình dành cho việc mô phỏng các hệ thống khác nhau như: xử lý tín hiệu số, hệ thống tự động điều khiển, hệ thống điện, mạng nơ ron, hệ thống suy luận mờ… Hình 4.2. Cửa sổ thư viện công cụ mô phỏng Simulink Chương trình mô phỏng Simulink được gọi ra từ chương trình chính Matlab b ằng lệnh >>simulink hoặc nút trên thanh công c ụ của Matlab. Cửa sổ xây dựng mô hình mô phỏng như hình 4.3 dưới đây. Hình 4.3. Cửa sổ xây dựng mô hình 4.1.2.Fuzzy Logic Toolbox Fuzzy Logic Toolbox là tập hợp những hàm xây dựng trong môi trường tính toán số của Matlab. Nó cung cấp nhiều công cụ hữu ích cho người sử dụng để tạo và soạn thảo hệ thống suy luận mờ ( FIS ) trong Command Windown của Matlab hoặc chúng có thể xây dựng riêng bằng ngôn ngữ lập trình mà gọi các hệ thống mờ trong Fuzzy Logic Toolbox. Người sử dụng có thể làm việc bằng các dòng lệnh đó, những Toolbox này thiên về những công cụ giao diện đồ họa (GUI) để giúp người sử dụng hoàn tất công việc một cách dễ dàng hơn. Hình 4.4. Fuzzy Logic Toolbox 4.2.Xây dựng bộ điều khiển Fuzzy Logic Controller (FLC) trên Fuzzy Logic Toolbox . cho robot tự hành kiểu 3 bánh và lý thuyết về điều khiển mờ. Trong Chương IV này sẽ đi v ào xây dựng mô hình robot trên ph ần mềm mô phỏng Matlab- Simulink, và cũng trên đó một bộ điều khiển. CHƯƠNG 8 XÂY DỰNG THUẬT TOÁN VỀ ỨNG DỤNG LOGIC MỜ TRONG KỸ THUẬT DẪN HƯỚNG CHO ROBOT TỰ HÀNH VÀ MÔ PHỎNG TRÊN MATLAB – SIMULATINK Như ở Chương II và Chương III đã đề cập. dụng để điều khiển mô hình robot đó. Nội dung chương này bao gồm: + Giới thiệu về Matlab Simulink. + Gi ới thiệu về Fuzzy Logic ToolBox. + Xây dựng bộ điều khiển Fuzzy control trong Fuzzy Logic