Mô phỏng hệ thồng điều khiển mờ bằng matlab

Luận văn tốt nghiệp PHẦN A GIỚI THIỆU Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô hệ thống điều khiển mờ MatLab Luận văn tốt nghiệp F Lời mở đầu uzzy logic trải qua thời gian dài từ lần đầu quan tâm lónh vực kỹ thuật tiến só Lotfi Zadeh đònh hướng vào năm 1965 Từ đó, đề tài tập trung nhiều nghiên cứu nhà toán học, khoa học kỹ sư khắp nơi giới Nhưng có lẽ ý nghóa (fuzzy-mờ) fuzzy logic không ý nhiều đất nước khai sinh cho đến thập kỷ cuối (90) Hiện ý đến fuzzy logic thể sản phẩm gia dụng gần có sử dụng kỹ thuật fuzzy logic Trong năm gần đây, Nhật Bản có 1000 sáng chế kỹ thuật fuzzy logic, họ thu hàng tỉ USD việc bán sản phẩm có sử dụng kỹ thuật fuzzy logic khắp nơi giới Sự kết hợp fuzzy logic với mạng thần kinh giải thuật di truyền làm cho việc tạo nên hệ thống tự động nhận dạng khả thi Khi tích hợp với khả học hỏi mạng thần kinh nhân tạo giải thuật di truyền, lực suy luận hệ thống fuzzy đảm nhận vai trò điều khiển cho sản phẩm thương mại trình cho hệ thống nhận dạng (hệ thống học hỏi suy luận) Trong phát triển khoa học kỹ thuật, điều khiển tự động đóng vai trò quan trọng Lónh vực có mặt khắp nơi, có qui trình công nghệ sản xuất đại đời sống hàng ngày Điều khiển mờ đời với sở lý thuyết lý thuyết tập mờ (fuzzy set) logic mờ (fuzzy logic) Ưu điểm kỹ thuật điều khiển mờ không cần biết trước đặc tính đối tượng cách xác, khác với kỹ thuật điều khiển kinh điển hoàn toàn dựa vào thông tin xác tuyệt đối mà nhiều ứng dụng không cần thiết có Với ham muốn tìm hiểu ngành kỹ thuật điều khiển mẻ, chúng em thực việc nghiên cứu lý thuyết mờ mô hệ thống điều khiển mờ máy tính phần mềm MatLab Vì thời gian bò hạn chế vòng 10 tuần lễ, giới hạn đề tài nên chắn không tránh khỏi hạn chế thiếu sót Chúng em mong nhận dẫn góp ý quý báu Thầy Cô để đề tài hoàn thiện TP HCM, tháng năm 2000 Sinh viên thực NGUYỄN KIM HUY ĐẬU TRỌNG HIỂN Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô hệ thống điều khiển mờ MatLab Luận văn tốt nghiệp Lời cảm tạ Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy NGUYỄN VIỆT HÙNG – giáo viên hướng dẫn – người tận tình dạy cho chúng em suốt thời gian thực đề tài Chúng em xin chân thành cảm ơn quý THẦY CÔ – người giảng dạy cung cấp kiến thức quý giá cho chúng em Chúng em bày tỏ lòng biết ơn đến thầy TRẦN SUM – người xa – bước đầu hướng dẫn chúng em Nhóm sinh viên NGUYỄN KIM HUY ĐẬU TRỌNG HIỂN Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô hệ thống điều khiển mờ MatLab Luận văn tốt nghiệp PHẦN B NỘI DUNG Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô hệ thống điều khiển mờ MatLab Luận văn tốt nghiệp Chương I DẪN NHẬP I Đặt vấn đề: Vào năm đầu thập kỷ 90, ngành kỹ thuật điều khiển phát triển mạnh mẽ đem lại nhiều thành tựu bất ngờ lónh vực điều khiển, điều khiển mờ Ưu điểm điều khiển mờ so với phương pháp điều khiển kinh điển tổng hợp điều khiển mà không cần biết trước đặc tính đối tượng cách xác Ngành kỹ thuật mẻ ứng dụng vào thực tiễn đạt nhiều thành công Ở Việt Nam, ngành kỹ thuật bước đầu nghiên cứu Chính chúng em thực đề tài “Nghiên cứu điều khiển mờ Mô hệ thống điều khiển mờ MatLab” nhằm mục đích tiếp cận với ngành kỹ thuật II Giới hạn vấn đề: Do thời gian nghiên cứu thực đề tài giới hạn vòng 10 tuần, đối tượng nghiên cứu mẻ chúng em Vì đề tài thực phạm vi sau: - Khảo sát lý thuyết logic mờ - Xây dựng mô hình vật lý mô hình toán học hệ thống điều khiển cụ thể: Hệ thống điều khiển tự động nhiệt độ dùng VXL bit ứng dụng giải thuật logic mờ - Mô mô hình MatLab III Mục tiêu nghiên cứu: Trình bày kiến thức logic mờ, ứng dụng vào kỹ thuật điều khiển Xây dựng mô hình điều khiển mờ mô hệ thống MatLab nhằm giúp sinh viên có tài liệu để tham khảo, dễ dàng tiếp cận ngành kỹ thuật Từ phát huy tính sáng tạo sinh viên ứng dụng điều khiển mờ vào thực tiễn Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô hệ thống điều khiển mờ MatLab Luận văn tốt nghiệp IV Nhiệm vụ thực hiện: Đề tài thực nhiệm vụ giao với bố cục sau: A: Phần giới thiệu + Tựa đề tài + Nhiệm vụ luận văn tốt nghiệp + Lời mở đầu + Nhận xét giáo viên hướng dẫn + Nhận xét giáo viên phản biện + Nhận xét Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp + Cảm tạ + Mục lục B: Phần nội dung Chương I: Dẫn nhập Chương II: Lý thuyết điều khiển mờ Chương III: Mô hệ thống điều khiển mờ MatLab Chương IV: Kết luận C: Phần phụ lục V Thể thức nghiên cứu: Thu nhập nghiên cứu logic mờ, tham khảo tài liệu điều khiển mờ Từ rút ưu nhược điểm để vận dụng, phát huy, bổ sung phục vụ cho đề tài Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô hệ thống điều khiển mờ MatLab Luận văn tốt nghiệp Chương II LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN MỜ I Giới thiệu logic mờ: Khái niệm tập mờ: a Đònh nghóa: Tập mờ F xác đònh tập kinh điển M tập mà phần tử cặp giá trò (x, µF(x)) x ∈ M µF ánh xạ µF: M → [0, 1] Ánh xạ µF gọi hàm liên thuộc (hoặc hàm phụ thuộc) tập mờ F Tập kinh điển M gọi sở tập mờ F Sử dụng hàm liên thuộc để tính độ phụ thuộc phần tử x có hai cách: tính trực tiếp (nếu µF(x) dạng công thức tường minh) tra bảng (nếu µF(x) dạng bảng) Các hàm liên thuộc µF(x) có dạng “trơn” gọi hàm liên thuộc kiểu S Đối với hàm liên thuộc kiểu S, công thức biểu diễn µF(x) có độ phức tạp lớn nên thời gian tính độ phụ thuộc cho phần tử lâu Trong kỹ thuật điều khiển mờ thông thường, hàm liên thuộc kiểu S thường thay gần hàm tuyến tính đoạn Một hàm liên thuộc có dạng tuyến tính đoạn gọi hàm liên thuộc có mức chuyển đổi tuyến tính µF(x) Hàm liên thuộc µF(x) có mức chuyển đổi tuyến tính m1 m2 m3 m4 x Hàm liên thuộc µF(x) với m1 = m2 m3 = m4 hàm phụ thuộc tập kinh điển b Độ cao, miền xác đònh miền tin cậy tập mờ: Độ cao tập mờ F (trên sở M) giá trò: H = sup µ F ( x) x∈M Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô hệ thống điều khiển mờ MatLab Luận văn tốt nghiệp Một tập mờ với phần tử có độ phụ thuộc gọi tập mờ tắc tức H = 1, ngược lại tập mờ F với H < gọi tập mờ không tắc Miền xác đònh tập mờ F (trên sở M), ký hiệu S tập M thỏa mãn: S = { x ∈ M | µF(x) > 0} Miền tin cậy tập mờ F (trên sở M), ký hiệu T tập M thỏa mãn: T = { x ∈ M | µF(x) = 1} µF(x) Miền xác đònh miền tin cậy tập mờ x Miền tin cậy Miền xác đònh Các phép toán tập mờ: a Phép hợp: Hợp hai tập mờ A B có sở M tập mờ xác đònh sở M với hàm liên thuộc: µA∪B(x) = MAX{µA(x), µB(x)}, µ µA(x) µB(x) x Hàm liên thuộc hợp hai tập mờ có sở Có nhiều công thức khác dùng để tính hàm liên thuộc µA∪B(x) hợp hai tập mờ như: max{µ A ( x), µ B ( x)} min{µ A ( x), µ B ( x)} = µ A∪ B ( x ) =  1 min{µ A ( x), µ B ( x)} ≠ µA∪B(x) = min{1, µA(x) + µ B(x)} , (Phép hợp Lukasiewicz), Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô hệ thống điều khiển mờ MatLab Luận văn tốt nghiệp µ A∪ B ( x ) = µ A ( x) + µ B ( x) + µ A ( x ) + µ B ( x) (Tổng Einstein), µA∪B(x) = µA(x) + µB(x) - µA(x).µB(x) a) µA(x) (Tổng trực tiếp), µB(y) x b) y µA(x, y) M×N y µB(x, y) x x M×N y µA∪B(x, y) c) x M×N y Phép hợp hai tập mờ không sở: a) Hàm liên thuộc hai tập mờ A, B b) Đưa hai tập mờ chung sở M × N c) Hợp hai tập mờ sở M × N Có hai tập mờ A (cơ sở M) B (cơ sở N) Do hai sở M N độc lập với nên hàm liên thuộc µA(x), x ∈ M tập mờ A không phụ thuộc vào N ngược lại µB(y), y ∈ N tập mờ B không phụ thuộc vào M Điều thể chỗ sở tập tích M × N hàm µA(x) phải mặt “cong” dọc theo trục y µB(y) mặt “cong” dọc theo trục x Tập mờ A đònh nghóa hai sở M M × N Để phân biệt chúng, ký hiệu A dùng để tập mờ A sở M × N Tương tự, ký hiệu B dùng để tập mờ B sở M × N, với ký hiệu thì: Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô hệ thống điều khiển mờ MatLab Luận văn tốt nghiệp 10 µA(x, y) = µA(x), với y ∈ N µB(x, y) = µB(y), với x ∈ M Sau đưa hai tập mờ A, B chung sở M × N thành A B hàm liên thuộc µA∪B(x, y) tập mờ A ∪ B xác đònh theo công thức (4) b Phép giao: µA∩B(x) µA(x) µB(x) Giao hai tập mờ sở x Giao hai tập mờ A B có sở M tập mờ xác đònh sở M với hàm liên thuộc: µA∩B(x) = MIN{µA(x), µB(x)}, Trong công thức ký hiệu viết hoa thành MIN để biểu phép tính lấy cực tiểu thực tập mờ Bản chất phép tính thay đổi Có nhiều công thức khác dùng để tính hàm liên thuộc µA∩B(x) giao hai tập mờ như: , min{µ A ( x), µ B ( x)} max{µ A ( x), µ B ( x )} = µ A∩ B ( x ) =  0 max{µ A ( x), µ B ( x)} ≠ µA∩B(x) = max{0, µA(x) + µB(x) - 1} (Phép giao Lukasiewicz), µ A∩ B ( x ) = µ A ( x) µ B ( x) − ( µ A ( x) + µ B ( x)) − µ A ( x) µ B ( x) Einstein), µA∩B(x) =µA (x)µB(x) (Tích đại số), (Tích Công thức áp dụng cho hợp hai tập mờ không sở cách đưa hai tập mờ chung sở tích hai sở cho Chẳng hạn có hai tập mờ A đònh nghóa sở M B đònh nghóa sở N Do hai sở M N độc lập với nên hàm liên thuộc µA(x), x ∈ M tập mờ A không phụ thuộc vào N ngược lại µB(y), y ∈ N tập mờ B không phụ thuộc vào M Trên sở tập tích M × N hàm µA(x) mặt “cong” dọc theo trục y µB(y) mặt “cong” dọc theo trục x Tập mờ A (hoặc B) đònh nghóa hai sở M (hoặc N) M × N Để phân biệt, ký hiệu A (hoặc B) dùng để tập mờ A (hoặc B) sở M × N Với ký hiệu µA(x, y) = µA(x), với y ∈ N Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô hệ thống điều khiển mờ MatLab Luận văn tốt nghiệp Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô hệ thống điều khiển mờ MatLab 48 Luận văn tốt nghiệp 49 Mô Simulink: Tại dấu nhắc MatLab, gõ ‘simulink’ để kích hoạt hình làm việc Simulink Dựa vào mô hình toán học ta vào thư viện lấy khối tích phân, khuếch đại công suất, máy phát tín hiệu thử, scope để hiển thò kết Thư viện simulink Trong thư viện simulink mở thư viện Blocksets & Toolboxes Thư viện Blockset Toolbox Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô hệ thống điều khiển mờ MatLab Luận văn tốt nghiệp 50 Mở SIMULINK Fuzzy ta có thành phần sau: Thư viện SIMULINK Fuzzy Trong SIMULINK Fuzzy, ta lấy Fuzzy Logic Controller Trở lại thư viện simulink, mở thư viện Sources, Sink Linear để lấy thành phần như: Constant, Signal Generator, Scope, Sum, … Thư viện Sinks Thư viện Linear Thư viện Sources Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô hệ thống điều khiển mờ MatLab Luận văn tốt nghiệp 51 Sơ đồ hệ thống điều khiển  Thiết kế van nước lạnh: Van nước gồm biến ngã vào tốc độ đóng/mở van, hai biến ngã nhiệt độ tốc độ dòng nước Nhiệt độ dòng nước lạnh 10oC Ngõ vào tốc độ đóng/mở van sau qua khâu tích phân qua khâu khuếch đại bão hoà Hàm f(u) khâu bão hoà xác đònh theo công thức: k.u(1).(k.u(1)≤u(2)) + u(2).(k.u(1)>u(2)) Với k.u(1) tín hiệu sau khâu tích phân, u(2) tốc độ cực đại van + Khi k.u(1) ≤ u(2) ngã k.u(1), + Khi k.u(1) > u(2) ngã u(2) Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô hệ thống điều khiển mờ MatLab Luận văn tốt nghiệp  Thiết kế van nước nóng: Tương tự van nước lạnh Nhiệt độ dòng nước nóng 30 oC  Thiết kế khâu lưu tốc đặt trước: Khâu bao gồm tốc độ đặt trước máy phát tín hiệu thử  Thiết kế khâu nhiệt độ đặt trước: Khâu bao gồm nhiệt độ đặt trước máy phát tín hiệu thử Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô hệ thống điều khiển mờ MatLab 52 Luận văn tốt nghiệp 53  Thiết kế hàm đối tượng: Hàm lưu tốc: u(1)+u(3) Với u(1) tốc độ dòng nước nóng u(3) tốc độ dòng nước lạnh Hàm nhiệt độ: u (1).u (2) + u (3).u (4) u (1) + u (3) Với u(1) tốc độ dòng nước nóng u(2) nhiệt độ dòng nước nóng u(3) tốc độ dòng nước lạnh u(4) nhiệt độ dòng nước lạnh Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô hệ thống điều khiển mờ MatLab Luận văn tốt nghiệp 54 IV Kết mô phỏng: Mô với nhiệt độ đặt trước 23oC Lưu tốc đặt trước 0.7m3/h + Đối với tín hiệu thử có biến thiên hàm xung vuông có tần số fs1 = 0.3rad/s, biên độ 0.2m3/h tốc độ dòng nước fs2 = 0.2rad/s, biên độ 4oC nhiệt độ dòng nước Ta có đáp ứng sau: tín hiệu thử đáp ứng Đáp ứng lưu tốc tín hiệu thử đáp ứng Đáp ứng nhiệt độ Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô hệ thống điều khiển mờ MatLab Luận văn tốt nghiệp 55 + Đối với tín hiệu thử có biến thiên hàm sin có tần số fs1 = 0.3rad/s, biên độ 0.2m3/h tốc độ dòng nước fs2 = 0.2rad/s, biên độ 4oC nhiệt độ dòng nước Ta có đáp ứng sau: tín hiệu thử đáp ứng Đáp ứng lưu tốc tín hiệu thử đáp ứng Đáp ứng nhiệt độ Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô hệ thống điều khiển mờ MatLab Luận văn tốt nghiệp 56 Chương IV Kết luận đề nghò Trải qua 10 tuần thực đề tài, chúng em trình bày phần lý thuyết logic mờ, cách ứng dụng logic mờ điều khiển rút ưu nhược điểm kỹ thuật điều khiển mờ so với kỹ thuật điều khiển cổ điển trước Thêm vào đó, chúng em mô hệ thống điều khiển mờ phần mềm MatLab để từ quan sát đáp ứng hay chất lượng hệ thống Hướng phát triển đề tài: Xây dựng mô hình mẫu để quan sát kiểm tra lại lý thuyết thực nghiệm Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô hệ thống điều khiển mờ MatLab Luận văn tốt nghiệp 57 PHẦN C PHỤ LỤC Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô hệ thống điều khiển mờ MatLab Luận văn tốt nghiệp 58 CẤU TRÚC FILE FIS (Fuzzy Inference System) Cấu trúc file FIS tạo FIS Editor bao gồm phần sau: [System] Name = : khai báo tên, đặt dấu nháy Type = : khai báo loại, đặt dấu nháy NumInputs = : số lượng ngã vào, số nguyên NumOutputs = : số lượng ngã ra, số nguyên NumRules = : số lượng luật điều khiển, số nguyên AndMethod = : tên phương pháp AND + phương pháp sử dụng là: ‘min’ ‘prod’ OrMethod = : tên phương pháp OR + phương pháp sử dụng là: ‘max’ ‘probor’ ImpMethod = : tên phương pháp kéo theo + phương pháp sử dụng là: ‘min’ ‘prod’ AggMethod = : tên phương pháp tập hợp + phương pháp sử dụng là: ‘max’, ‘sum’ ‘probor’ DefuzzMethod = : tên phương pháp giải mờ + phương pháp sử dụng là: ‘centroid’, ‘bisector’, ‘mom’, ‘lom’ ‘som’ 2.[Input1] Name = : tên ngã vào, đặt dấu nháy Range = : giới hạn biến vào đặt ngoặc vuông NumMFs = : số lượng hàm liên thuộc, số nguyên MF1=: khai báo liệu hàm liên thuộc, báo đầu tên hàm đặt dấu nháy, theo sau dấu hai chấm tên loại hàm liên thuộc, dấu phẩy thông số hàm đặt ngoặc vuông Cứ MFn, với n số lượng hàm liên thuộc Có ngã vào khai báo liệu cho ngã vào [Inputi], với i số thứ tự ngã vào Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô hệ thống điều khiển mờ MatLab Luận văn tốt nghiệp 59 3.[Output1] Name = : tên ngã ra, đặt dấu nháy Range = : giới hạn biến đặt ngoặc vuông MF1=: khai báo liệu hàm liên thuộc, báo đầu tên hàm đặt dấu nháy, theo sau dấu hai chấm tên loại hàm liên thuộc, dấu phẩy thông số hàm đặt ngoặc vuông Cứ MFn, với n số lượng hàm liên thuộc Có ngã khai báo liệu cho ngã [Outputi], với i số thứ tự ngã * Các loại hàm liên thuộc chọn là: ‘trimf’: có thông số ‘trapmf’: có thông số ‘gbellmf’: có thông số ‘gaussmf’: có thông số ‘gauss2mf’: có thông số ‘sigmf’: có thông số ‘dsigmf’: có thông số ‘psigmf’: có thông số ‘pimf’: có thông số ‘smf’: có thông số ‘zmf’: có thông số 4.[Rules] Mô tả bảng luật điều khiển dạng ma trận, khai báo luật điều khiển theo cấu trúc sau: Hàng, cột, luật_điều_khiển_ ngã_ra_1 (luật_điều_khiển_ ngã_ra_2) … Hàng với cột tăng lên 1, cột cuối cùng, hàng tăng lên 1, … luật điều khiển cuối Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô hệ thống điều khiển mờ MatLab Luận văn tốt nghiệp 60 LIỆT KÊ FILE SHOWER.FIS % $Revision: 1.1 $ [System] Name = 'shower' Type = 'mamdani' NumInputs = NumOutputs = NumRules = AndMethod = 'min' OrMethod = 'max' ImpMethod = 'min' AggMethod = 'max' DefuzzMethod = 'centroid' [Input1] Name = 'temp' Range = [-20 20] NumMFs = MF1='cold':'trapmf',[-30 -30 -15 0] MF2='good':'trimf',[-10 10 0] MF3='hot':'trapmf',[0 15 30 30] [Input2] Name = 'flow' Range = [-1 1] NumMFs = MF1='soft':'trapmf',[-3 -3 -0.8 0] MF2='good':'trimf',[-0.4 0.4 0] MF3='hard':'trapmf',[0 0.8 3] [Output1] Name = 'cold' Range = [-1 1] NumMFs = MF1='closeFast':'trimf',[-1 -0.6 -0.3 0] MF2='closeSlow':'trimf',[-0.6 -0.3 0] MF3='steady':'trimf',[-0.3 0.3 0] MF4='openSlow':'trimf',[0 0.3 0.6 0] MF5='openFast':'trimf',[0.3 0.6 0] Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô hệ thống điều khiển mờ MatLab Luận văn tốt nghiệp 61 [Output2] Name = 'hot' Range = [-1 1] NumMFs = MF1='closeFast':'trimf',[-1 -0.6 -0.3 0] MF2='closeSlow':'trimf',[-0.6 -0.3 0] MF3='steady':'trimf',[-0.3 0.3 0] MF4='openSlow':'trimf',[0 0.3 0.6 0] MF5='openFast':'trimf',[0.3 0.6 0] [Rules] 1, 2, 3, 2 1, 4 2, 3 3, 2 1, 2, 3, (1) (1) (1) (1) (1) (1) (1) (1) (1) : : : : : : : : : 1 1 1 1 Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô hệ thống điều khiển mờ MatLab Luận văn tốt nghiệp 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Sum, Giáo trình: Lý thuyết điều khiển tự động, ĐH SPKT, 1998 Nguyễn Thò Phương Hà, Điều khiển tự động, NXB KHKT, 1996 Phan Xuân Minh – Nguyễn Doãn Phước, Lý thuyết Điều khiển mờ, NXB KHKT, 1997 Timothy J.Ross, Fuzzy Logic With Engineering Applications, McGraw-Hill, 1998 Kazuo Tanaka, An Introduction to fuzzy logic for practical applications, Spinger, 1996 MatLab, The Student Edition of MatLab version User’s Guide, Prentice Hall Charles L.Phillips and HTroy Nagle, JR, Digital Control System Analysis and Design, Prentice Hall, 1984 Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô hệ thống điều khiển mờ MatLab [...]... Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab S S Luận văn tốt nghiệp 20 II Ứng dụng logic mờ trong điều khiển: 1 Các thành phần cơ bản của hệ thống điều khiển tự động: Một hệ thống điều khiển tự động bao gồm ba phần chủ yếu: - Thiết bò điều khiển (TBĐK) - Đối tượng điều khiển (ĐTĐK) - Thiết bò đo lường (TBĐL) R U TBĐK F N ĐTĐK C TBĐL Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển tự động... K - + Td p + u(t) + G(p) C(t) Ki p 5 Bộ điều khiển mờ: H(p) a Bộ điều khiển mờ cơ bản: Những thành phần cơ bản của một bộ điều khiển mờ bao gồm khâu Fuzzy hóa, thiết bò thực hiện luật hợp thành và khâu giải mờ Một bộ điều khiển mờ chỉ gồm ba thành phần như vậy có tên gọi là bộ điều khiển mờ cơ bản Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab Luận văn tốt nghiệp 27 R1: NẾU ... tổng hợp được một bộ điều khiển mờ có quan hệ truyền đạt “gần giống” với quan hệ truyền đạt cho trước Điều đó cho thấy kỹ thuật điều khiển mờ có thể giải quyết được một bài toán tổng hợp điều khiển phi tuyến bất kỳ Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab Luận văn tốt nghiệp 34 6 Kết luận về điều khiển mờ: * Ưu điểm: - Đảm bảo được tính ổn đònh của hệ thống mà không cần... vì một bộ điều khiển mờ có nhiều đầu ra bất kỳ đều có thể được thay bằng một tập các bộ điều khiển với một đầu ra x1 x4 Bộ điều khiền mờ với 4 đầu vào và 3 đầu ra Bộ điều khiển mờ 1 Bộ điều khiển mờ 2 Bộ điều khiển mờ 3 y1 y2 y3 Luật điều khiển của bộ điều khiển mờ nhiều đầu vào và một đầu ra có dạng: Rk: NẾU χ1 = A1k VÀ χ2 = A2k VÀ VÀ χd = Adk THÌ γ = Bk trong đó k = 1, 2 …, n và các tập mờ Amk, m... Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab Luận văn tốt nghiệp 22 hiện việc điều chỉnh cần thiết các tham số của bộ điều khiển để duy trì một tiêu chuẩn tối ưu nào đó Trong hệ thống điều khiển thích nghi, đặc tính động phải được nhận dạng ở mọi thời điểm để có thể điều chỉnh các tham số bộ điều khiển nhằm mục tiêu duy trì chỉ tiêu tối ưu đề ra Như vậy hệ thống điều khiển thích... chính xác cao Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab Luận văn tốt nghiệp 35 Chương III MÔ PHỎNG HỆ ĐIỀU KHIỂN MỜ BẰNG MATLAB I Giới thiệu về MatLab: MatLab vừa là môi trường vừa là ngôn ngữ lập trình được viết dựa trên cơ sở toán học như: lý thuyết ma trận, đại số tuyến tính, phân tích số, … nhằm sử dụng cho các mục đích tính toán khoa học và kỹ thuật MatLab cho phép người... Simulink là phần mở rộng của MatLab tạo ra thêm một môi trường đồ hoạ dùng cho việc mô hình hoá, mô phỏng và phân tích hệ tuyến tính và phi tuyến động - System Identification Toolbox: bao gồm các công cụ để phỏng tính và nhận dạng hệ thống Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab Luận văn tốt nghiệp 36 II Xây dựng mô hình: 1 Yêu cầu cụ thể: Ta cần điều khiển dòng nước ra từ một... sau: Exlp: hệ số sai lệch vò trí Exlv: hệ số sai lệch tốc độ Exla: hệ số sai lệch gia tốc Một hệ thống chính xác tuyệt đối là hệ có mọi sự sai lệch đều bằng 0 Xét hệ thống có cấu trúc tối giản như sau: R(p) C(p) G(p) TM Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab Luận văn tốt nghiệp 23 Trong đó: G(p): hàm truyền mạch hở TM: thiết bò công nghệ R(p), r(t): tín hiệu điều khiển C(p),... trò của tập mờ đầu ra B2 của luật điều khiển R2: NẾU χ = A2 thì γ = B2 µB B1 B trong số hai luật R1, R2 và luật R2 được gọi là luật quyết đònh Vậy2 luật điều khiển H Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab Giải mờ bằng phương pháp cực đại y1 y2 y Luận văn tốt nghiệp 17 quyết đònh là luật Rk, k ∈ {1, 2, , p} mà giá trò mờ đầu ra của nó có độ cao lớn nhất, tức là bằng độ cao... hiệu điều khiển U có thể được xác đònh theo tác động bên ngoài N sao cho ngõ ra C = Co = Cte, với Co là giá trò tín hiệu ra cần giữ ổn đònh ( với Gc là hàm truyền của thiết bò điều khiển) Loại hệ thống này cho phép giữ ngõ ra không đổi và không phụ thuộc vào tác động bên ngoài N U= Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab Luận văn tốt nghiệp 21 * Nguyên tắc điều khiển