ThS37 061 tiếp cận mờ và tiếp cận đại số gia tử trong điều khiển hệ quạt gió cánh nhôm

Đại học Thái Nguyên Khoa Công nghệ thông tin - Nguyễn Ngọc Hoan TIP CN M V TIP CN I S GIA T TRONG IU KHIN H QUT GIể - CNH NHễM Luận văn thạc sĩ công nghệ thông tin Thái Nguyên - 2008 Vit thuờ lun thc s Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 Đại học Thái Nguyên Khoa Công nghệ thông tin - Nguyễn Ngọc Hoan Tiếp cận mờ tiếp cận đại số gia tử điều khiển hệ Quạt gió - Cánh nhôm Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60.48.01 Luận văn Thạc sĩ công nghệ thông tin NGI HNG dẫn khoa học: TS Vũ NH Lân Thái Nguyên 2008 Vit thuờ lun thc s Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 MC LC DANH MC CC Kí HIU, CC CH VIT TT DANH MC CC BNG DANH MC CC HèNH V, TH LI NểI U Chng 1: VI NẫT CHUNG V Lí THUYT TP M V Lí THUYT I S GIA T 1.1 Mt s khỏi nim c bn v lý thuyt m 1.1.1 nh ngha m 1.1.2 Cỏc khỏi nim phc v tớnh toỏn 10 1.1.2.1 Giỏ : 10 1.1.2.2 - Cut : 11 1.1.2.3 Li (Convex) 11 1.1.2.4 Chun (normal) 11 1.1.3 Cỏc phộp tớnh trờn m Zadeh 11 1.1.3.1 Intersection (Giao) 11 1.1.3.2 Union (Hp) 12 1.1.3.3 Complement (Bự) 12 1.1.4 Bin ngụn ng: 12 1.1.5 Biu din hỡnh hc rừ v m, cỏc phộp tớnh c bn trờn m 14 1.1.6 M rng ba phộp tớnh c bn trờn m 16 1.1.6.1 nh ngha giao m 16 1.1.6.2 nh ngha hp m 16 1.1.6.3 nh ngha Bự m (ph nh m) 17 1.1.6.4 Tham s hoỏ cỏc hm T - norm, hm S - norm v hm Bự m C 18 1.1.7 Tớch cỏc m v quan h m 20 1.1.7.1 Tớch cỏc m (phộp toỏn cho phộp ghộp nhiu m) 20 1.1.7.2 Quan h m 21 1.1.7.3 Nguyờn lý m rng 23 1.1.8 Suy lun m (suy lun xp x) 24 1.1.8.1 Lp lun theo General Modus Ponens (GMP) 24 1.1.8.2 Lp lun theo quan h m 25 1.2 Mt s khỏi nim c bn v i s gia t 25 1.2.1 i s gia t 25 1.2.2 nh lng i s gia t 26 1.2.3 Gii bi toỏn lp lun bng ni suy 28 Vit thuờ lun thc s Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 Lun tt nghip -2- Nguyn Ngc Hoan Chng 2: IU KHIN M V IU KHIN DA TRấN I S GIA T 30 2.1 iu khin m 30 2.1.1 Cu trỳc h iu khin m vi Fuzzifier v Defuzzifier 30 2.1.2 B ý ngha hoỏ - (M hoỏ) 31 2.1.3 B gii ngha (B gii m, B lm rừ) 31 2.1.4 C s lut m (Fuzzy Rule Base) 32 2.1.5 Khi suy lun m (Fuzz inference engine - FIE) 36 2.2 iu khin s dng t s gia t .39 Chng 3: XY DNG H LUT S DNG S THAM CHIU BNG 42 3.1 S tham chiu bng dựng cho xõy dng h lut t cỏc cp d liu vo [6] 42 3.2 ng dng iu khin tin lựi xe ti 46 Chng 4: IU KHIN H QUT GIể CNH NHễM S DNG S THAM CHIU BNG 52 4.1 i tng iu khin (H qut giú-cỏnh nhụm) 52 4.2 Xõy dng thut toỏn da trờn s tham chiu bng 54 4.3 iu khin h qut giú-cỏnh nhụm .57 4.4 Kt lun 58 Chng 5: IU KHIN H QUT GIể CNH NHễM S DNG I S GIA T 60 5.1 Thut toỏn to lut t cỏc quan sỏt vo-ra .60 5.2 H lut iu khin qut giú-cỏnh nhụm 62 KT LUN .70 HNG NGHIấN CU TIP THEO 71 TI LIU THAM KHO 72 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Vit thuờ lun thc s Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip Nguyn Ngc Hoan -3- DANH MC CC THUT NG, CC CH VIT TT THUT NG TING ANH TING VIT Aggregation operations Cỏc phộp kt tng Center Average Phng phỏp trung bỡnh trng tõm Center of Gravity Phng phỏp trng tõm Defuzzifier B gii ngha (B gii m) Fan and Plate Control Apparatus H thng khớ ng hc Qut giú - Cỏnh nhụm QGCN Fuzz Inference Engine B suy din m theo lp lun xp x FIE Fuzzifier B ý ngha hoỏ ( B M hoỏ) Fuzziness Tớnh m Fuzziness measure o tớnh m Fuzzy Rule Base C s lut m FRB Hedge algebrras i s gia t SGT Hedge algebrras based controller B iu khin da trờn SGT HAC Quantitative Desemantitzation Phộp gii ng ngha nh lng Quantitative Semanticization Ng ngha húa nh lng Quantitative Semantics Mapping Phộp ỏnh x ng ngha nh lng Speudo-trapezoid membership function Hm thuc kiu hỡnh thang Table Look - Up Scheme S tham chiu bng Triangular membership function Hm thuc kiu hỡnh tam giỏc S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Vit thuờ lun thc s Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 VIT TT http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip -4- Nguyn Ngc Hoan DANH MC CC BNG Bng 1.1: Mt vi phộp kt tng (aggregation operations)vi cỏc hm thuc a, b [0,1] 18 Bng 1.2: Ma trn quan h "x gn bng y" 22 Bng 1.3: Bng chõn lý vi logic tr 24 Bng 1.4: Bng chõn lý vi logic m 24 Bng 2.1: Bng chõn lý cho lut IF - THEN rừ 34 Bng 2.2: Bng chõn lý cho lut IF - THEN m: 34 Bng 3.1 Qu o lý tng (xt, t) v gúc iu khin tng ng to bt u t (xo, o) = (1, o) 48 Bng 3.2 To lut IF- THEN m t cỏc cp d liu vo bng 3.1 v tin cy ca cỏc lut 51 Bng 4.1: S liu quan sỏt vo u, y QGCN (14 cp vo-ra ) 53 Bng 4.2 To lut t cỏc d liu vo-ra 55 Bng 4.3: Kt qu ca bc v bc vi 14 lut any such 56 Bng 4.4: H lut nht quỏn cho b iu khin QGCN 57 Bng 4.5: B iu khin m h QGCN theo tip cn [6] v B iu khin P 58 Bng 5.1: S liu quan sỏt vo u, y 64 Bng 5.2: Cỏc lut tng ng vi cỏc ng ngha quan sỏt vo-ra 65 Bng 5.3: Bỏn kớnh hp dn ca cỏc ng ngha c s 66 Bng 5.4: H lut iu khin h QGCN 67 Bng 5.5 Kt qu iu khin h QGCN 69 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Vit thuờ lun thc s Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip -5- Nguyn Ngc Hoan DANH MC CC HèNH V, TH Hỡnh 1.1 Biu din hm thuc 10 Hỡnh 1.2 Biu din giỏ 10 Hỡnh 1.3 Biu din - cut 11 Hỡnh 1.4 Biu din bin ngụn ng 13 Hỡnh 1.5 Biu din rừ v m theo x 14 Hỡnh 1.6 Biu din cỏc phộp tớnh c bn trờn m 15 Hỡnh 1.7 Phm vi cỏc phộp kt tng theo tham s 20 Hỡnh 1.8 Vớ d v quan h rừ v quan h m 21 Hỡnh 1.9a Tớch cỏc rừ 22 Hỡnh 1.9b Tớch cỏc m 22 Hỡnh 1.10 nh x nh lng t ngụn ng sang ng thng 27 Hỡnh 2.1 Cu trỳc h iu khin m 30 Hỡnh 2.2 Hm thuc dng ph bin 31 Hỡnh 2.3 Hm thuc vd Mụ hỡnh B 37 Hỡnh 2.4 Mụ hỡnh B x lý vi giỏ tr u vo e0 v e 38 Hỡnh 2.5 B iu khin da trờn i s gia t 40 Hỡnh 3.1 Phõn hoch cho trng hp iu khin u vo, u 42 Hỡnh 3.2 C s lut m nht quỏn cho bi toỏn iu khin lựi xe ti 44 Hỡnh 3.3 Mụ hỡnh xe ti v thựng ch hng 45 Hỡnh 3.4 Hm thuc s dng bi toỏn lựi xe ti 47 Hỡnh 3.5 C s lut m nht quỏn cho bi toỏn iu khin lựi xe ti 48 Hỡnh 4.1: H thng khớ ng hc Qut giú Cỏnh nhụm 51 Hỡnh 4.2 : Phõn hoch m u vo u QGCN 53 Hỡnh 4.3 : Phõn hoch m u y QGCN 53 Hỡnh 5.1 Phõn hoch ng ngha bin vo x0ir vi j=1,2,Nir 59 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Vit thuờ lun thc s Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip -6- Nguyn Ngc Hoan Hỡnh 5.2 Phõn hoch ng ngha bin y0r vi k=1,2,Mr 59 Hỡnh 5.3 Phõn hoch ng ngha bin vo u h QGCN 63 Hỡnh 5.4 Phõn hoch ng ngha bin y h QGCN 64 Hỡnh 5.5 ng tuyn tớnh tng on ng ngha nh lng h QGCN 66 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Vit thuờ lun thc s Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip -7- Nguyn Ngc Hoan LI NểI U Lnh vc iu khin m mt lnh vc cú nhiu ng dng cụng nghip v i sng Chớnh vỡ vy õy l mt ngnh k thut c nhiu s quan tõm c bit t nhng nm u thp k 90 ca th k 20 ó xut hin mt xu hng nghiờn cu mi ú l cỏc phng phỏp iu khin thụng minh iu khin cỏc h thng m ú ta khụng th cú c y cỏc thụng tin hoc cỏc thụng tin m s chớnh xỏc ca nú ch nhn thy c gia cỏc quan h ca chỳng vi hoc ch cú th mụ t c bng ngụn ng õy l iu khỏc hon ton vi k thut iu khin kinh in phi da vo s chớnh xỏc tuyt i ca mụ hỡnh ng hc ú l cỏc phng phỏp iu khin thụng minh da trờn Logic m Phng phỏp iu khin ny ó mụ phng c phng thc x lý thụng tin ca ngi, ó gii quyt thnh cụng cỏc bi toỏn iu khin phc m trc õy khụng gii quyt c Tuy nhiờn phng phỏp iu khin m cng bc l mt s nhc im nht nh Vo nhng 1990 PGS TSKH Nguyn Cỏt H ó a mt lý thuyt mi cho phộp thao tỏc trc tip trờn ngụn ng t nhiờn, x lý tt nhng suy lun nh tớnh di dng i s gia t (SGT) Trong mt s nghiờn cu mi õy cho thy kh nng s dng cụng c i s gia t nhiu lnh vc khỏc v s ú cú cụng ngh iu khin trờn c s tri thc chuyờn gia ó cú cỏc nghiờn cu nc v th gii mt s trng hp c th phng phỏp iu khin s dng cụng c i s gia t cho kt qu tt hn phng phỏp iu khin m truyn thng Chớnh vỡ vy cn cú s nghiờn cu nhiu hn c hai phng phỏp iu khin Phm vi nghiờn cu ca ti l so sỏnh gia cỏch tip cn iu khin m s dng s tham chiu bng (Table Look- Up Scheme) S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Vit thuờ lun thc s Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip Nguyn Ngc Hoan -8- Li Xin Wang xut [6] v tip cn i s gia t cho h khớ ng hc m c th l H qut giú cỏnh nhụm Do vy tờn ti c chn l : Tip cn m v tip cn i s gia t iu khin h Qut giú Cỏnh nhụm Ni dung lun c b cc nh sau: Chng 1: Vi nột chung v lý thuyt m v lý thuyt i s gia t Chng 2: iu khin m v iu khin da trờn i s gia t Chng 3: Xõy dng h lut s dng s tham chiu bng Chng 4: iu khin h qut giú cỏnh nhụm s dng s tham chiu bng Chng 5: iu khin h qut giú cỏnh nhụm s dng i s gia t Lnh vc iu khin m v iu khin da trờn i s gia t l mt lnh vc mi v khỏ phc mt khỏc trỡnh v thi gian cú hn nờn bn lun ca em khụng trỏnh nhng thiu sút Em rt mong c s úng gúp ý kin ca cỏc thy, cụ bn lun ca em c hon thin hn to tin cho cỏc nhng bc nghiờn cu tip theo Cui cựng em xin chõn thnh cm n thy V Nh Lõn v cỏc thy, cụ Vin Cụng ngh thụng tin ó trang b cho em nhng kin thc cn thit hon thnh bn lun ny cng nh quỏ trỡnh cụng tỏc sau ny Thỏi nguyờn, ngy 10 thỏng 11 nm 2008 Hc viờn Nguyn Ngc Hoan S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Vit thuờ lun thc s Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip Nguyn Ngc Hoan - 58 - Kt hp cỏc lut v lut quỏ trỡnh kh m nhn c u iu khin rừ ti chu k iu khin 1: u(1) = ( VS(u) 100 + S( u).887 ) / ( VS( u) + S( u) ) = 264 Thay cỏc giỏ tr y(1), u(1) vo mụ hỡnh h QGCN (3.1) nhn c kt qu: y(2) = 104 Quỏ trỡnh tớnh toỏn trờn õy c lp li cho cỏc chu k iu khin 2,3,cho n t c giỏ tr gúc nghiờng mong mun y* = 950 vi sai s nh hn sai s cho phộp f = 3% y* = 28.5 B iu khin m dng mi v b iu khin P c biu din bng 4.4 vi mt s giỏ tr ban u y(1) khỏc Kt qu cho thy b iu khin theo tip cn mi luụn tt hn b iu khin P Bng 4.5: B iu khin m h QGCN theo tip cn [6] v B iu khin P y(1) yf f = |y*-yf | yp p = |y*-yp | 100 930 20 927 23 200 925 25 920 30 250 940 10 965 15 350 954 945 450 940 10 920 30 500 967 17 923 27 4.4 Kt lun Thit k h m t cỏc d liu vo-ra ln u tiờn c L.X Wang xõy dng nm 1997 [6] v sau ú tr thnh hng nghiờn cu ng dng mi ca nhiu lnh vc cụng ngh õy l phng phỏp tin dng cú th ng dng cho nhiu bi toỏn khỏc nh d bỏo, mụ hỡnh húa, phõn tớch d liu v iu khin Quỏ trỡnh iu khin h QGCN [5] cho thy rng: phng phỏp S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Vit thuờ lun thc s Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip - 59 - Nguyn Ngc Hoan ny xõy dng c mt b iu khin thụng minh hn hn b iu khin P thụng thng v tin li hn b iu khin m truyn thng S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Vit thuờ lun thc s Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip Nguyn Ngc Hoan - 60 Chng IU KHIN H QUT GIể CNH NHễM S DNG I S GIA T 5.1 Thut toỏn to lut t cỏc quan sỏt vo-ra Cho L cp vo-ra ( n u vo- u ) ( X0r , y0r ) , r = 1,2, L (5.1) Trong ú X0r = [ x01r , x02r ,x0nr ] (5.2) vi x0iminr x0ir x0imaxr v y0minr y0r y0maxr ; i=1,2, n (5.3) Bc 1: Chn b SGT vi cỏc tham s ng ngha nh lng c s cho tng bin vo, ca cp vo-ra r, t ú xỏc nh phõn hoch ng ngha nh lng ca cỏc bin vo v bin vi Nir im ng ngha nh lng c s jisr ca bin vo x0ir v Mr im ng ngha nh lng c s ksr ca bin y0r | | | x0iminsr = 1isr jisr x0isr | | x0imin r x0ir | (j+1)isr | Nirsr = x0imaxsr | x0imaxsr Hỡnh 5.1 Phõn hoch ng ngha bin vo x0ir vi j=1,2,Nir | | r r y0mins = 1s ksr | y0min r | | r y0s (k+1)sr | Mrsr y0r = y0maxsr | | y0max r Hỡnh 5.2 Phõn hoch ng ngha bin y0r vi k=1,2,Mr S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Vit thuờ lun thc s Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip - 61 - Nguyn Ngc Hoan õy, x0sr v y0sr l cỏc ng ngha quan sỏt u vo v u tng ng, jisr v (j+1)isr; ksr v (k+1)sr l cỏc ng ngha nh lng c s to nờn cỏc on phõn hoch ng ngha bin vo v bin tng ng c tớnh da trờn SGT Bc 2: Xỏc nh lut t cp vo-ra (2.1) T ng ngha quan sỏt x0isr [ jisr , (j+1)isr ] v y0sr [ ksr , (k+1)sr ] xỏc nh cỏc khong cỏch sau: djisr = x0isr - jisr : (5.4) khong cỏch tuyt i gia ng ngha quan sỏt bin vo v im u ca on phõn hoch ng ngha cha ng ngha quan sỏt bin vo dksr = y0sr - ksr : (5.5) khong cỏch tuyt i gia ng ngha quan sỏt bin v im u ca on phõn hoch ng ngha cha ng ngha quan sỏt bin d(j+1)isr = (j+1)isr - x0isr : (5.6) khong cỏch tuyt i gia im cui ca on phõn hoch ng ngha cha ng ngha quan sỏt bin vo v ng ngha quan sỏt bin vo d(k+1)sr = (k+1)sr - y0sr : (5.7) khong cỏch tuyt i gia im cui ca on phõn hoch ng ngha cha ng ngha quan sỏt bin v ng ngha quan sỏt bin Lut c to t cỏc quan sỏt vo-ra nh sau: IF x01r is min(dj1sr , d(j+1)1sr ) ANDAND x0nr is min(d jnsr ,d (j+1)nsr ) THEN y0r is min(dksr , d(k+1)sr ) (5.8) Bc 3: Loi b nhng lut khụng nht quỏn Do s lng cỏc quan sỏt vo-ra thng l khỏ ln, vỡ vy s lut c to cng rt ln Trong ú cú khụng ớt lut mõu thun vi nhau, cú ngha l nhng lut ny cú cựng phn IF nhng khỏc phn THEN H lut cha nhng lut ny khụng m bo tớnh nht quỏn xõy dng h lut nht quỏn, cn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Vit thuờ lun thc s Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip Nguyn Ngc Hoan - 62 - to mt tham s cú th ỏnh giỏ chớnh xỏc c mc gn gia ng ngha quan sỏt vi ng ngha nh lng c s cho tng lut Tham s ny c gi l bỏn kớnh hp dn ( ký hiu G0r ) c o bng khong cỏch gia ng ngha nh lng c s v ng ngha quan sỏt on phõn hoch ng ngha cha ng ngha quan sỏt Trong s nhng lut khụng nht quỏn, lut no cú bỏn kớnh hp dn nh nht (G 0r nh nht ) s c chn Bỏn kớnh hp dn ca lut c xỏc nh nh sau: G0r = [j=1Nir min(djisr, d(j+1)isr)].min(dksr, d(k+1)sr) (5.9) H lut bao gm cỏc lut t nhúm nht quỏn (khụng mõu thun) v t nhúm khụng nht quỏn cú mc hp dn nh nht 5.2 H lut iu khin qut giú-cỏnh nhụm Phng trỡnh trng thỏi h QGCN c xõy dng [5] cú dng sau: y(k+1)=0.9159 y(k)+0.0463 u(k) (5.10) õy l h mt u vo-mt u ra, ú: y(k) l gúc nghiờng ca cỏnh nhụm ti thi im k (bin ca TK)) u(k) l tc quay ca qut giú ti thi im k (bin vo ca TK) B iu khin da trờn SGT ( Hedge algebrras based controller: HAC ) c th bi toỏn ny c hỡnh thnh trờn c s nhng hiu bit ca chuyờn gia v quỏ trỡnh iu khin h thng QGCN hoc c xỏc nh t cỏc tỏc ng iu khin o c v nhng phn ng tng ng ca h thng Nh vy cú th xem HAC nh b bt chc cỏch iu khin ca chuyờn gia iu khin h QGCN v kt qu thu c khụng phi l ti u Da vo thut toỏn xut trờn õy, quỏ trỡnh xỏc nh h lut iu khin mụ t nh tớnh cỏc quan sỏt vo c thc hin nh sau: S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Vit thuờ lun thc s Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip - 63 - Nguyn Ngc Hoan Bc 1: Chn cỏc tham s ca b SGT: C = { 0, Small, , Large, 1}; H - = { Little} = {h-1} ; q = H+ = {Very} = { h1} ; p = 1; = 0.5 ; = = 0.5 (Very) = 0.5 = (h1) ; (Little) = 0.5 = (h-1) ; Nh vy : fm(Small) = = 0.5; fm(Large) = 1-fm(Small) = 1-0.5 = 0.5 Tớnh toỏn cỏc giỏ tr ng ngha nh lng c s chung cho bin vo u v bin y h QGCN: 1/ (Small) = - fm(Small) = 0.25 2/ (Very Small) = (Small) + Sign(Very Small) * { fm(h i Small) 0.5 fm(h1 Small)} 0.125 i 4/ (Large) = + fm(Large) = 0.75 5/ (Very Large) = (Large) + Sign(Very Large)* { fm(hi L arg e ) 0.5 fm( h1L arg e ) } 0.875 i D liu quan sỏt mi tỡnh vo-ra ca h QGCN gm 14 cp c o trc tip trờn h QGCN v c trỡnh by ti Bng 5.1: S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Vit thuờ lun thc s Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip Nguyn Ngc Hoan - 64 - Bng 5.1: S liu quan sỏt vo u, y STT y u ymin = 47.3 umin = 100.0 85.5 250.0 170.8 500.0 232.6 750.0 367.6 1000.0 421.5 1250.0 500.8 1500.0 575.6 1750.0 694.5 2000.0 10 746.0 2250.0 11 802.7 2500.0 12 881.6 2750.0 13 955.5 3000.0 14 ymax = 1042.9 umax = 3250.0 Xõy dng phõn hoch ng ngha nh lng tng ng vi cỏc khong xỏc nh cỏc bin vo u (Hỡnh 5.3) v bin y (Hỡnh 5.4) ca h QGCN nh sau: | umin =100 | 887.5 | 1675 | 2462.5 | 3250=umax | | | | | usmin =0.125 0.25 0.5 0.75 0.875=u smax Very Small Small Medium Large Very Large Hỡnh 5.3 Phõn hoch ng ngha bin vo u h QGCN Phộp ng ngha nh lng ( Quantitative Semantization ) bin vo u cú dng: us = 0.000238 u + 0.101 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Vit thuờ lun thc s Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 (5.12) http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip Nguyn Ngc Hoan - 65 - | ymin =47.3 | 296.2 | 545.1 | 794 | ysmin =0.125 Very Small | 0.25 Small | 0.5 Medium | 0.75 Large | 1042.9=ymax | 0.875=y smax Very Large Hỡnh 5.4 Phõn hoch ng ngha bin y h QGCN Phộp ng ngha nh lng ( Quantitative Semantization ) bin y cú dng: ys = 0.000753 y + 0.089 (5.13) Bc 2: Lut xỏc nh t cỏc ng ngha quan sỏt vo- ti Bng 5.2 Bng 5.2: Cỏc lut tng ng vi cỏc ng ngha quan sỏt vo-ra: STT us Lut us gn ng ys ngha c s ys gn ng ngha c s usmin = 0.125 Very Small ysmin = 0.125 Very Small 0.160 Very Small 0.153 Very Small 0.220 Small 0.218 Very Small 0.280 Small 0.264 Small 0.339 Small 0.366 Small 0.399 Small 0.406 Medium 0.458 Medium 0.466 Medium 0.517 Medium 0.522 Medium 0.577 Medium 0.612 Large 10 0.636 Large 0.651 Large 11 0.696 Large 0.693 Large 12 0.756 Large 0.753 Large 13 0.815 Very Large 0.838 Very Large 14 usmax = 0.875 Very Large ysmax = 0.875 Very Large S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Vit thuờ lun thc s Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip Nguyn Ngc Hoan - 66 - Bc 3: Loi b cỏc lut khụng nht quỏn trờn c s tớnh toỏn mc hp dn ca cỏc ng ngha c s (Bng 5.3) Bng 5.3: Bỏn kớnh hp dn ca cỏc ng ngha c s STT u Lut us gn ng y ngha c s ys gn ng Bỏn kớnh ngha c s hp dn G0r umin = 100.0 Very Small ymin = 47.3 Very Small 0.0 250.0 Very Small 85.5 Very Small 0.000098 500.0 Small 170.8 Very Small 0.0028 750.0 Small 232.6 Small 0.000042 1000.0 Small 367.6 Small 0.0103 1250.0 Small 421.5 Medium 0.014 1500.0 Medium 500.8 Medium 0.0015 1750.0 Medium 575.6 Medium 0.0000374 2000.0 Medium 694.5 Large 0.0106 10 2250.0 Large 746.0 Large 0.0113 11 2500.0 Large 802.7 Large 0.0031 12 2750.0 Large 881.6 Large 0.0000168 13 3000.0 Very Large 955.5 Very Large 0.0022 14 umax = 3250.0 Very Large ymax = 1042.9 Very Large 0.0 Bng 5.3 cha: - Cỏc nhúm lut nht quỏn bao gm cỏc lut 1,2; cỏc lut 10,11,12 v cỏc lut 13,14 - Cỏc nhúm lut khụng nht quỏn bao gm cỏc lut 3,4,5,6 v cỏc lut 7,8,9 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Vit thuờ lun thc s Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip Nguyn Ngc Hoan - 67 - Trong tng nhúm lut khụng nht quỏn, cỏc lut sau õy cú mc hp dn G0r nh nht: lut nhúm lut 3,4,5,6; lut nhúm lut 7,8,9 Nh vy h lut tng ng vi cỏc quan sỏt vo ca h QGCN bao gm lut, c th hin bng 5.4 Bng 5.4: H lut iu khin h QGCN y u Very Small Small Medium Large Very Large 0.125 0.25 0.5 0.75 0.875 Very Small Small Medium Large Very Large 0.125 0.25 0.5 0.75 0.875 S dng kt qu thu c cho quỏ trỡnh iu khin h QGCN nh sau: Trc ht xõy dng ng cong tuyn tớnh tng on ng ngha nh lng da theo Bng 5.4 ( hỡnh 5.6 ) us 0.875 0.75 0.5 0.25 0.125 - ! 0.125 ! 0.25 ! ! 0.5 ! ! 0.75 ! 0.875 ys Hỡnh 5.5 ng tuyn tớnh tng on ng ngha nh lng h QGCN Phộp ỏnh x ng ngha nh lng( Quantitative Semantics Mapping ) cú dng tuyn tớnh: us = ys S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Vit thuờ lun thc s Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 (5.14) http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip - 68 - Nguyn Ngc Hoan Phộp gii ng ngha nh lng Quantitative Desemantitzation c suy t (5.12) cú dng: u = 4201.7 us - 424.37 (5.15) Gi s b iu khin s dng SGT phi iu khin cho cỏnh nhụm t n gúc nghiờng mong mun y* = 950 vi giỏ tr ban u y(1) = 100 Chu k iu khin 1: Quantitative Semanticization: ( Ng ngha húa nh lng ) Trờn c s (3.3) ng ngha húa nh lng vi y(1) = 100 nhn c ys(1) = 0.1643 Quantitative Semantics mapping: ( nh x ng ngha nh lng ) Theo (3.4) nhn c us(1) = 0.1643 Quantitative Desemantization: ( Gii ng ngha nh lng ) Gii ng ngha t (3.5) nhn c giỏ tr u ca b iu khin s dng SGT ca chu k l: u(1) = 266 Thay cỏc giỏ tr y(1), u(1) vo mụ hỡnh h QGCN (3.1) nhn c kt qu: y(2) = 104 Quỏ trỡnh tớnh toỏn trờn õy c lp li cho cỏc chu k iu khin 2,3,cho n t c giỏ tr gúc nghiờng mong mun y* = 950 vi sai s nh hn sai s cho phộp = 30 Kt qu cui cựng c biu din bng 5.5 vi mt s giỏ tr ban u y(1) khỏc S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Vit thuờ lun thc s Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip Nguyn Ngc Hoan - 69 - Bng 5.5 Kt qu iu khin h QGCN da trờn SGT y(1) y = y*-y 100 930 20 200 925 25 250 940 10 350 954 450 940 10 500 967 17 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Vit thuờ lun thc s Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip - 70 - Nguyn Ngc Hoan KT LUN Lun xut phng phỏp to lut t cỏc quan sỏt vo-ra trờn c s SGT õy l phng phỏp mi cú th ng dng cho nhiu bi toỏn khỏc nhau, ú cú bi toỏn iu khin Qua minh c th iu khin h QGCN cú th thy rng: phng phỏp mi ny cho kt qu khỏ chớnh xỏc, tng ng vi phng phỏp lc tham chiu bng [6] v loi b c nhng lut tha, khụng nht quỏn h lut c chn Ta thy kt qu thu c phng phỏp ny ging mt cỏch khỏ ngc nhiờn S ging ú bt ngun t cỏc lý sau: Tuy phng phỏp l khỏc nhng cỏch phõn hoch cỏc m phng phỏp s dng lc tham chiu bng v phõn hoch ng ngha phng phỏp s dng SGT u l tuyn tớnh Vic xõy dng lut t b d liu vo ca phng phỏp cng cú s tng ng, ( chn giỏ tr hm thuc ln nht Ai j* , Bl* v khong cỏch tuyt i nh nht dj1sr , d(j+1)1sr ) Vic chn cỏc lut cú tin cy ln nht v chn cỏc lut cú bỏn kớnh hp dn nh nht cng c n kt qu nh Do ú phng phỏp iu khin s dng lc tham chiu bng v s dng i s gia t cú kt qu l nh S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Vit thuờ lun thc s Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip - 71 - Nguyn Ngc Hoan HNG NGHIấN CU TIP THEO Do hn ch v thi gian lun cha th nghiờn cu, gii quyt ht cỏc phỏt trin phng phỏp iu khin da trờn i s gia t Hng nghiờn cu tip theo ca ti trung vo: M rng khỏi nim bỏn kớnh hp dn i s gia t cho cỏc bi toỏn iu khin vi cỏc dng hm thuc khụng phi tam giỏc Phỏt trin tip cn i s gia t cho cỏc bi toỏn iu khin cú mc phc ln ( Tớnh phi tuyn cao, bt nh ln v cú nhiu mi tng quan cỏc phn t i tng iu khin) Nghiờn cu ng dng lý thuyt i s gia t vo iu khin cỏc h thng cụng nghip S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Vit thuờ lun thc s Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip - 72 - Nguyn Ngc Hoan TI LIU THAM KHO Ting Vit Bựi Cụng Cng, Nguyn Doón Phc (2001), H m, mng nron v ng dng, NXB KHKT, H Ni V Nh Lõn (2006), iu khin s dng logic m, mng nron v i s gia t, NXB Khoa hc k thut, H Ni Phan Xuõn Minh, Nguyn Doón Phc (2006), Lý thuyt iu khin m, NXB Khoa hc k thut, H Ni Ting Anh N C Ho, W Wechler, Hedge algebra: An algebraic approach to structures of sets of linguistic truth values, Fuzzy sets and systems 35, 1990, 281-293 KentRidge Instruments Pte Ltd (1996), Teaching with the KRi Fan and Plate Control Apparatus Model 200 L.X Wang (1997), A Course in Fuzzy Systems and Control, Prentice-Hall International, pp 153-161 L.X Wang (1999), Automatic Design of fuzzy controllers, Automatica, vol.35, 1471-1475 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Vit thuờ lun thc s Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 http://www.lrc-tnu.edu.vn [...]... 2 ĐIỀU KHIỂN MỜ VÀ ĐIỀU KHIỂN DỰA TRÊN ĐẠI SỐ GIA TỬ 2 2.1 Điều khiển mờ 2.1.1 Cấu trúc hệ điều khiển mờ với Fuzzifier và Defuzzifier Fuzzy Rule Base A’ r B’ Fuzzy Inference Fuzzfier Defuzzfier Plant Hình 2.1 Cấu trúc hệ điều khiển mờ Fuzzifier: Bộ ý nghĩa hoá cung cấp ý nghĩa cho các Input (e, e, (e)), các ý nghĩa là tập mờ Đầu vào Bộ ý nghĩa hoá (bộ mờ hoá) là các giá trị rõ (sai số e, sai số. .. Ngọc Hoan -9Chƣơng 1 VÀI NÉT CHUNG VỀ LÝ THUYẾT TẬP MỜ VÀ LÝ THUYẾT ĐẠI SỐ GIA TỬ 1.1 Một số khái niệm cơ bản về lý thuyết tập mờ Từ năm 1965 Zadeh đưa ra lý thuyết tập mờ, logic mờ nhưng phải đến những thập niên cuối của thế kỷ XX lý thuyết tập mờ, logic mờ mới được đặc biệt quan tâm nghiên cứu và ứng dụng vào trong lý thuyết điều khiển, hệ thống và trí tuệ nhân tạo Tập mờ và logic mờ dựa trên các suy... hợp thành (composition) (1.24)  B(y) = max{min{ A(y),  R(x, y)}} x (1.25) y 1.2 Một số khái niệm cơ bản về đại số gia tử 1.2.1 Đại số gia tử Để mô phỏng các quá trình suy luận của con người, lý thuyết đại số gia tử đã cố gắng nhúng tập ngôn ngữ vào một cấu trúc đại số thích hợp và tìm cách xem chúng như là một đại số để tiên đề hoá sao cho cấu trúc thu được mô phòng tốt ngữ nghĩa ngôn ngữ Xét một tập... tập mờ sau đây: R= {((x1, x2, ,xn), 0(x1, x2, ,xn))/((x1, x2, ,xn) X1X2, Xn, (1.19)  R(x1, x2, ,xn) : X1X2, Xn  [0, 1]) Quan hệ rõ Quan hệ mờ R (x1, x2) x2 f (x1, x2)=0 x2 x1 x1 Hình 1.8 Ví dụ về quan hệ rõ và quan hệ mờ Lƣu ý: 1 Các phép tính tập hợp trên tập mờ có thể coi như quan hệ mờ (Giao mờ, Hợp mờ, Bù mờ và Nếu Thì mờ) 2 Nguyên lý mở rộng là một trường hợp đặc biệt của quan hệ mờ. .. con người về các thông tin không đầy đủ để hiểu biết và điều khiển hệ thống Điều khiển mờ chính là mô phỏng cách xử lý thông tin và điều khiển của con người đối với các đối tượng, do vậy điều khiển mờ đã giải quyết thành công rất nhiều vấn đề điều khiển phức tạp trước đây chưa giải quyết được 1.1.1 Định nghĩa tập mờ Giả sử X là tập nền (vũ trụ) và là tập rõ; A là tập con trên X;  A(x) là hàm của x... cho luật IF - THEN mờ, sẽ không thể tính được cụ thể p  q vì p và q là tập mờ và p  q là quan hệ mờ và cũng là tập mờ Bảng 2.2 Bảng chân lý cho luật IF - THEN mờ: P p q q pq p  q Tập mờ [0, 1] Tập mờ [0, 1] Tập mờ [0, 1] Chính vì vậy các chuyên gia đã sử dụng quan hệ tương đương với quan hệ IF THEN như sau: p  q  p  q Hoặc p  q  ( p  q)  p nhưng với ý tưởng mở rộng sang mờ bằng cách thay... quan hệ; chọn phép hợp thành để tính đầu ra; chọn phương pháp khử mờ Trong phương pháp nội suy trên chỉ tập trung lựa chọn độ đo của các gia tử và chúng trở thành hệ tham số của phương pháp Vì vậy nó rất gần gũi với các cách giải kinh điển Không cần phương pháp khử mờ! Lưu ý rằng trong lý thuyết tập mờ có khá nhiều phương pháp khử mờ Qua thực nghiệm cho thấy sai số nhỏ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại. .. Đại học Phép kéo theo mờ p IF - THEN q (IF - THEN): Là quan hệ mờ giữa p và q và là tập mờ Thường p và q có các dạng cơ bản sau: a/ xi is Ai- - mệnh đề đơn mờ b/ xi is Ai- AND xj is Aj - mệnh đề khép mờ c/ xi is Ai- OR xj is NOT Aj - mệnh đề khép mờ Tính toán cần được hiểu theo nghĩa sau: AND Là Giao mờ : T - norm; OR là Hợp mờ : NOT là Bù mờ C; Như vậy : S - Norm xi is Ai and xj is Aj được hiểu là... - cut 1.1.2.3 Lồi (Convex) Tập mờ A là lồi nếu và chỉ nếu A(x1+(1-x2) ≥ min{ A(x1),  A(x2)} (1.6)  x1, x2  X,   [0,1] 1.1.2.4 Chuẩn (normal) Tập mờ A là chuẩn nếu và chỉ nếu tồn tại ít nhất một phần tử x  X sao cho: A(x) =1 1.1.3 Các phép tính trên tập mờ Zadeh Cho A và B là 2 tập mờ trên cùng tập nền X 1.1.3.1 Intersection (Giao) Giao (mờ) của A và B là tập mờ C được định nghĩa như sau:... này như là một cấu trúc đại số: AT = (T, G, H ≤) trong đó: T là tập cơ sở của AT, G là phần tử sinh (khái niệm nguyên thuỷ True, False); H = H+  H-, H+ là poset các gia tử dương, H- là poset các gia tử âm; ≤ là quan hệ thứ tự + Quan hệ ≤ thể hiện các tính chất định tính ngữ nghĩa của tập T, chẳng hạn: - h > x if kx < x, với mọi h  H+, k  H-; Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Viết