Bài tập điều khiển tối ưu và điều khiển mờ

Bài tập điều khiển tối ưu và điều khiển mờ

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN  BÀI TẬP ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU VÀ ĐIỀU KHIỂN MỜ Giáo viên hướng dẫn: Lớp TS Phạm Văn Cường : Tự động hóa – K8 HÀ NỘI - 2016 Lời mở đầu Trong phát triển khoa học kĩ thuật, điều khiển tự động đóng vai trò quan trọng Lĩnh vực có mặt khắp nơi, có quy trình công nghệ sản xuất đại đời sống ngày Điều khiển mờ đời với sở lý tuyết lý thuyết tập mờ (fuzzy set) logic mờ (fuzzy logic) Có thể nói, từ đời vào năm đầu thập kỷ 90, chuyên nghành điều khiển mờ phát triển mạnh mẽ đem lại nhiều thành tựu bất ngờ lĩnh vực điều khiển Ưu điểm điều khiển mố với phương pháp điều khiển kinh điển tổng hợp điều khiển ma không cần biết trước đặc tính đối tượng cách xác Ngành kĩ thuật mẻ này, Zahde định hướng cho vào năm 1965, có nhiệm vụ chuyển giao nguyên tắc xử lí thông tin, điều khiển hệ sinh học sang hệ kĩ thuật Khác hẳn với kỹ thuật điều khiển kinh điển hoàn toàn dựa vào xác tuyệt đối thông tin mà nhiều ứng dụng không cần thiết có được, điều khiển mờ cần xử lí thông tin “không xác” hay không đầy đủ, thông tin mà xác nhận thấy quan hệ chúng với mô tả ngôn ngữ, cho định xác Chính khả làm cho điều khiển mờ chụp phương thức xử lí thông tin diều khiển người, giải thành công toán điều khiển phức tạp, toán trước không giải đưa lên vị trí xứng đáng kĩ thuật điều khiển hôm tương lai Điều khiển mờ điều khiển ”thông minh”, bước ứng dụng ban đầu trí tuệ nhân tạo kĩ thuật điều khiển Với đam mê tìm hiểu ngành kỹ thuật mẻ, chúng em thực việc nhiên cứu lý thuyết mờ mô hệ thống điều khiển mờ máy tính bắng phần mềm Matlab Do kiến thức trình độ lực hạn hẹp, nên việc thực đề tài tránh nhiều thiếu sót, kính mong nhận góp ý thầy giáo Chúng em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC CHƯƠNG I: LÝ THUYẾT CHUNG I, TỔNG QUAN VỀ LOGIC MỜ VÀ ĐIỀU KHIỂN MỜ Các khái niệm 1.1 Logic mờ Logic mờ ngành logic, xác định mức độ phụ thuộc hay mức độ thành viên đối tượng tập xác định đối tượng thuộc hay không thuộc tập Năm 1965, Lotfi Zadeh đề nghị sửa đổi lý thuyết tập hợp logic cho thành phần tập hợp có mức độ liên thuộc có giá trị dãy liên tục giá trị – tập hợp gọi tập hợp mờ - Fuzzy set Zadeh làm để phép toán hợp, giao,…có thể định nghĩa tập mờ hình thành khung thống việc thao tác tính toán chúng Ý tưởng để Zadeh đưa lý thuyết tập mờ dựa lý thuyết logic đa trị (năm 1920): Everything is a matter of degree Logic mờ phương pháp giúp cho việc điều khiển hệ thống mờ với xác cao Nó dùng tập luật thay cho biểu thức toán học phức tạp Các tập luật dựa theo định dựa lý trí người tình đoán xác 1.2 Khái niệm tập mờ a Định nghĩa Tập mờ F xác định tập kinh điển M tập mà phần tử cặp giá trị (x, µF(x)) x∈M µF(x) ánh xạ: µF: M → [0, 1] Ánh xạ µF(x) gọi hàm thuộc (hàm phụ thuộc) tập mờ F Tập kinh điển M gọi tập (hay vũ trụ) tập mờ F b Độ cao, miền xác định niềm tin tập mờ • Độ cao tập mờ F(định nghĩa tập M) giá trị: Kí hiệu giá trị nhỏ tất giá trị chặn hàm µ(x) Một tập mờ với phần tử có độ phụ thuộc gọi tập mờ tắc tức H=1; ngược lại tập mờ F với H } Vậy, S tập M chứa phần tử x, mà hàm µF(x) có giá trị dương • Miền tin cậy tập mờ F (định nghĩa M), ký hiệu T, tập M thỏa mãn: T = { x ∈ M | µF(x) = } Miền xác định miền tin cậy tập mờ Điều khiển mờ Bộ điều khiển thiết kế sở logic mờ gọi điều khiển mờ Trái với kỹ thuật điều khiển kinh điển, kỹ thuật điều khiển mờ thích hợp với đối tượng phức tạp, không xác định mà người vận hành điều khiển kinh nghiệm So với giải pháp kĩ thuật từ trước đến áp dụng để tổng hợp hệ thống điều khiển, phương pháp tổng hợp hệ thống logic mờ ưu điểm rõ rệt sau đây:  Khối lượng công việc thiết kế giảm nhiều không cần sử dụng mô hình đối tượng, với toán thiết kế có độ phức tạp cao, giải pháp dùng điều khiển mờ cho phép giảm khối lượng tính toán giá thành sản phẩm  Bộ điều khiển mờ dễ hiểu so với điều khiển khác (cả kỹ thuật) dễ dàng thay đổi  Trong nhiều trường hợp điều khiển mờ hoạt động ổn định hơn, bền vững chất lượng điều khiển cao II CÁC PHÉP TOÁN CƠ BẢN TRÊN TẬP MỜ Những phép toán tập mờ phép hợp, phép giao phép bù Giống định nghĩa tập mờ, phép toán tập mờ định nghĩa thông qua hàm thuộc, xây dựng tương tự hàm thuộc phép toán giao, hợp, bù hai tập hợp kinh điển không mâu thuẫn với phép toán có lý thuyết tập hợp kinh điển Phép hợp hai tập mờ Cho tập mờ A, B tập vũ trụ X, tập mờ hợp A B tập mờ, ký hiệu: C = A B Theo phép hợp chuẩn ta có µC(x) từ hàm thành viên µA(x), µB(x) sau: µC(x) = µ AB(x) = Max [µA(x),µB(x)], xX (*) Một cách tổng quát, ta dùng hàm hợp u: [0,1] x [0,1]  [0,1] Hàm thành viên µC(x) suy từ hàm thành viên µA(x) µB(x) sau: µC(x) = u(µA(x), µB(x)) 2.Phép giao hai tập mờ Cho A, B hai tập mờ tập vũ trụ X, tập mờ giao A B tập mờ, ký hiệu: I = A B Theo phép giao chuẩn ta có µI(x) từ hàm thành viên µA(x),µB(x) sau: µI(x) = µ AB(x) = [µA(x),µB(x)], xX Một cách tổng quát, ta dùng hàm giao i: [0,1] x [0,1]  [0.1] Hàm thành viên µI(x) suy từ hàm thành viên µA(x) µB(x) sau: µI(x) = i(µA(x), µB(x)) 3.Phép bù tập mờ Cho tập mờ A tập vũ trụ X, tập mờ bù A tập mờ, hàm thuộc tính từ hàm thuộc µA(x): =1- µA(x) Một cách tổng quát để tìm từ µA(x) ta dùng hàm bù c: [0,1]  [0.1] sau: = c(µA(x)) 4.Tính chất phép toán tập mờ Như phép toán tập rõ, phép toán tập mờ có số tính chất sau tập mờ A, B, C tập vũ trụ X: + Giao hoán: AB=B A AB=B A + Kết hợp: A (B C) = (A B) C A (B C) = (AB) C + Phân bố: A (B C) (A B) (A C) A (B C) = (A B) (AC) + Đẳng trị: A A=A A A=A + Đồng nhất: A X=A A + Hấp thụ: A A X=X + Cuộn xoắn: =A + Bắc cầu: A B, B C  A C III HỆ MỜ 1.Biến ngôn ngữ Quay lại với ví dụ đại lượng tốc độ có giá trị nhắc đến dạng ngôn ngữ : Hình Xét hình ta thấy : - Miền giá trị ngôn ngữ N= {rất chậm, chậm, tb,nhanh nhanh} - miền giá trị vật lý : (miền giá trị rõ) V={x ∈ R | x>=0} Biến ngôn ngữ biến gán từ ngôn ngữ cho giá trị Ở từ đặc trưng định nghĩa tập mờ miền xác định mà biến định nghĩa Biến ngôn ngữ phần tử chủ đạo hệ thống dùng logic mờ Ở ngôn ngữ ngữ cảnh kết hợp lại với Biến tốc độ xác định hàm ngôn ngữ N gọi biến ngôn ngữ Luật hợp thành mờ 2.1 Mệnh đề hợp thành Cho hai biến ngôn ngữ χ γ Nếu biến χ nhận giá trị (mờ )A với hàm thuộc µA(x) γ nhận giá trị (mờ) B có hàm thuộc µB(y) hai biểu thức : χ =A γ =B gọi hai mệnh đề Ký hiệu hai mệnh đề p q mệnh đề hợp thành p⇒ q (từ p suy q ), hoàn toàn tương ứng với luật điều khiển (mện đề hợp thành điều kiện ) Nếu χ =A γ =B, mệnh đề p gọi mệnh đề điều kiện q mệnh đề kết luật 10 Phương pháp độ cao Sử dụng công thức 2.1 cho hai luật hợp thành max-MIN sum-MIN với giả thiết tập mờ µB’k(y) xấp sỉ cặp giá trị (yk, Hk) nhất, Hk độ cao µB’k(y) yk điểm mẫu miền giá trị µB’k(y) có µB’k(y) = Hk Thì q y' = ∑y k =1 q k Hk ∑H k =1 k Chú ý : Công thức gọi công thức tính xấp xỉ y’ theo phương pháp độ cao không chủ áp dụng cho luật hợp thành max-MIN, sum-MIN , mà áp dụng cho luật hợp thành khác max-PROD hay sum-PROD IV ĐIỀU KHIỂN MỜ Khái niệm: - Các điều khiển thiết kế sở logic mờ gọi điều khiển mờ - Chúng có chung đặc điểm làm việc theo nguyên tắc chép lại kinh nghiệm, tri thức người điều khiển, vận hành máy móc Mô hình mờ: Một điều khiển mờ gồm khâu: - Khâu mờ hoá - Thực luật hợp thành - Khâu giải mờ 16 Do điều khiển mờ có khả xử lý giá trị tín hiệu thời nên thuộc nhóm điều khiển tĩnh Tuy nhiên để mở rộng miền ứng dụng chúng vào toán điều khiển động, cần thêm khâu động học cần thiết vào điều khiển mờ Các khâu động học có nhiệm vụ cung cấp thêm cho điều khiển mờ giá trị đạo hàm hay tích phân tín hiệu Cùng với khâu động bổ sung này, điều khiển mờ gọi điều khiển mờ Nguyên lý điều khiển mờ: Về nguyên tắc, hệ thống điều khiển mờ không khác hệ thống điều khiển tự động thông thường khác Sự khác biệt điều khiển mờ làm việc có tư “bộ não” dạng trí tuệ nhân tạo Nếu khẳng định làm việc với điều khiển mờ giải vấn đề từ trước đến chưa giải theo phương pháp kinh điển không hoàn toàn xác, hoạt động điều khiển mờ phụ thuộc vào kinh nghiệm phương pháp rút kết luận theo tư người, sau cài đặt vào máy tính sở logic mờ Hệ thống điều khiển mờ coi hệ thống noron, hay hệ thống điều khiển thiết kế mà không cần biết trước mô hình đối tượng 17 Hệ thống thiết kế trên: - Dao diện đầu vào bao gồm khâu mờ hoá khâu phụ trợ thêm để thực toán động tích phân, vi phân,… - Thiết bị hợp thành mà chất triển khai luật hợp thành R xây dựng sở luật điều khiển hay số tài liệu khác gọi luật định - Khâu giao diện đầu (khâu chấp hành) gồm khâu giải mã khâu giao diện trực tiếp với đối tượng Nguyên tắc tổng hợp điều khiển mờ hoàn toàn dựa vào phương pháp toán học sở định nghĩa biến ngôn ngữ vào/ra lựa chọn luật điều khiển Do điều khiển mờ có khả xử lý giá trị vào/ra biểu diễn dạng số phẩy động với độ xác cao nên chúng hoàn toàn đáp ứng yêu cầu toán điều khiển “rõ ràng” “chính xác” Trong sơ đồ mạch điều khiển hình có khâu đối tượng Đối tượng điều khiển đại lượng u tín hiệu đầu điều khiển mờ Vì tín hiệu điều khiển đối tượng “tín hiệu rõ”, nên tín hiệu điều khiển mờ trước đưa vào điều khiển đối tượng phải qua khâu giải mờ nằm giao diện đầu Các tín hiệu y đối tượng đo cảm biến xử lý sơ trước đưa vào điều khiển Các tín hiệu “tín 18 hiệu rõ”, để điều khiển mờ hiểu chúng, tín hiệu y tín hiệu chủ đạo x phải mờ hoá Trong nhiều trường hợp, độ xác hệ thống vấn đề quan tâm số toán tổng hợp điều khiển, mà nhiều điểm khác quan trọng cần xét với mức độ ưu tiên cao vấn đề tiết kiệm lượng, không dao động, bền vững (robust),… nhiều trường hợp người ta thoả mãn hệ thống tổng hợp làm việc ổn định có độ bền vững cao Các bước xây dựng điều khiển: a Các bước thiết kế: B1: Định nghĩa tất biến ngôn ngữ vào/ra B2: Xác định tập mờ cho biến vào (mờ hoá) + Miền giá trị vật lý biến ngôn ngữ +Số lượng tập mờ + Xác định hàm thuộc + Rời rạc hoá tập mờ B3: Xây dựng luật hợp thành B4: Chọn thiết bị hợp thành B5: Giải mờ tối ưu hoá b Phân loại điều khiển mờ: + Điều khiển Mamdani (MCFC) + Điều khiển mờ trượt (SMFC) + Điều khiển tra bảng (CMFC) 19 + Điều khiển Tagaki/Sugeno (TSFC) Nguyên tắc tổng hợp điều khiển mờ Cho đến nay, lý thuyết nghiên cứu điều khiển mờ chưa hoàn thiện Vì việc tổng hợp điều khiển mờ hoạt động cách hoàn thiện không đơn giản Mặt khác, tính phi tuyến hệ mờ mà ta áp dụng thành tựu lý thuyết hệ tuyến tính cho hệ mờ Và kết luận tổng quát cho hệ mờ khó đạt Từ khuyết điểm hệ mờ, ta rút kết luận:  Không thiết kế điều khiển mờ để giải toán tổng hợp mà dễ dàng thực điều khiển kinh điển thỏa mãn yêu cầu đặt  Việc sử dụng điều khiển mờ cho hệ thống cần độ an toàn cao bị hạn chế yêu cầu chất lượng mục đích hệ thống xác định đạt qua thực nghiệm  Bộ điều khiển mờ phải phát triển qua thực nghiệm  Do có khả điều chỉnh tính ổn định bền vững lượng thông tin thu thập không xác nên cảm biến chọn loại rẻ tiền không cần độ xác cao V HỆ MỜ LAI VÀ MỜ THÍCH NGHI 1.Khái niệm chung Hệ mờ lai ( Fuzzy-hybrid) hệ thống điều khiển tự động thiết bị điều khiển bao gồm hai thành phần: - Phần thiết bị điều khiển kinh điển - Phần hệ mờ Bộ điều khiển mà trình làm việc có khả tự chỉnh định thông số cho phù hợp với thay đổi đối tượng gọi điều khiển thích 20 nghi Một hệ thống điều khiển thích nghi, cho dù có hay không tham gia hệ mờ, hệ thống điều khiển phát triển cao có tiềm đặc biệt, song gắn liền với ưu điểm khối lượng tính toán lớn 2.Hệ mờ lai 2.1 Hệ lai không thích nghi có điều khiển kinh điển Hãy quan sát cấu trúc hệ lai hình 2.1 có tiền xử lý mờ Nhiệm + u vụ điều khiển giải điều khiển kinh điển (ví dụ điều khiển PID kinh điển) thông số điều khiển không điều chỉnh y thích nghi Hệ mờ dử dụng để điều chế tín hiệu chủ đạo cho phù hợp với hệ thống điều khiển x Bộ tiền xử lý mờ Bộ điều khiển Đối tượng Hình 2.1: Bộ điều khiển mờ lai có khâu tiền xử lý 2.2 Hệ mờ lai cascade Một cấu trúc mờ lai khác biểu diễn hình 2.2, phần bù tín hiệu điều chỉnh u lấy từ điều khiển mờ 21 Hình 2.2:Cấu trúc hệ mờ lai cascade Trong trường hợp hệ thống có cấu trúc việc lựa chọn đại lượng đầu vào hệ mờ phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể Tất nhiên đại lượng thường sử dụng làm tín hiệu vào hệ mờ tín hiệu chủ đạo x, sai lệch e, tín hiệu y với đạo hàm tích phân đại lượng Về nguyên tắc sử dụng đại lượng khác đối tượng sử dụng nhiễu xác định 2.3 Điều khiển công tắc chuyển đổi “thích nghi” khóa mở Điều khiển hệ thống theo kiểu chuyển đổi khâu điều khiển có tham số cấu trúc phù hợp với điểm làm việc đối tượng đòi hỏi thiết bị điều khiển phải chứa đựng tất khâu có cấu trúc tham số khác cho trường hợp ( hình 2.3) Hệ thống tự chọn khâu điều khiển có tham số phù hợp với đối tượng điều khiển công tắc chuyển đổi vị trí để chọn khâu chuyển đổi phù hợp thực khóa mở Thông thường khâu điều khiển dùng trường hợp khâu có cấu trúc tham số khác Khác với việc chỉnh định thông số thích nghi hệ tự chỉnh, thông số chỉnh định cứng qua công tắc chuyển đổi Ưu điểm hệ thống điều khiển hoạt động đọc lập với nhau, kiểm tra tính ổn định hệ ứng với trường hợp riêng biệt đạilượng đầu vào hệ mờ xác định cho trường hợp cụ thể Bộ điều khiển n Bộ điều chỉnh mờ y x Đối tượng Bộ điều khiển u - Hình 2.3: Chọn điều khiển “thích nghi” khóa mờ 22 Bộ điều khiển mờ thích nghi 3.1 Các phương pháp điều khiển mờ thích nghi a Phương pháp trực tiếp: Thực qua việc nhận dạng thường xuyên tham số đối tượng hệ kín Quá trình nhận dạng thông số đối tượng thực cách thường xuyên đo trạng thái tín hiệu vào/ra đối tượng chọn mottj thuật toán nhận dạng hợp lý Tất nhiên phải kèm với giả thiết mô hình đối tượng biết trước Chỉnh định x Nhận dạng tham số Bộ điều khiển Đối tượng y - Hình 3.1a:Phương pháp điều khiển thích nghi trực tiếp b Phương pháp gián tiếp: Thực thông qua phiếm hàm mục tiêu hệ kín xây dựng tiêu chất lượng Chất lượng hệ thống phản ánh qua tham số phiếm hàm mục tiêu Phiếm hàm mục tiêu xây dựng dựa treenc ác tiêu chất lượng động hệ thống độ điều chỉnh cực đại, thời gian điều chỉnh, tiêu miền tần số, độ rộng giải thông tần, biên độ cộng hưởng hay tiêu chuẩn tích phân sai lệch xây dựng nhiều tiêu phiếm hàm Phiếm hàm mục tiêu Chỉnh định 23 x Bộ điều khiển - y Đối tượng Hình 3.1b:Phương pháp điều khiển thích nghi gián tiếp 3.2 Bộ điều khiển mờ tự chỉnh cấu trúc Bộ điều khiển mờ tự chỉnh định luật điều khiển gọi điều khiển mờ tự chỉnh cấu trúc Bộ chỉnh định thiết kế đảm bảo đầu giá trị hiêu chỉnh tín hiệu điều khiển u(t) Để thay đổi luật điều khiển, trước tiên phải xác định quan hệ giá trị hiệu chỉnh đầu điều khiển với giá trị biến đổi đầu vào.Do cần có mô hình thô đối tượng, mô hình dùng để tính toán giá trị đầu vào tương ứng với giá trị đầu cần đạt điều khiển Dựa tín hiệu mong muốnvà tín hiệu vào tương ứng điều khiển xác định hiệu chỉnh nguyên tắc điều khiển, nguyên tắc đảm bảo chất lượng điều khiển hệ thống 3.3 Bộ điều khiển mờ tự chỉnh có mô hình theo dõi Một hệ tự chỉnh chỉnh định trực tiếp tham số điều khiển mà chỉnh định tham số mô hình đối tượng gọi tự chỉnh có mô hình theo dõi (Model-Based Controller MBC) Với điều khiển hệ mờ không sử dụng cho trình điều khiển đối tượng mà phục vụ cho trình nhận dạng đối tượng, gọi “mô hình đối tượng mờ” Mô hình đối tượng Phiếm hàm mục tiêu Tạo tín hiệu điều khiển 24 Nhận dạng Đối tượng Hình 3.3:Điều khiển thích nghi có mô hình theo dõi Bộ điều khiển mờ có mô hình theo dõi MBC bao gồm ba thành phần chính: - Mô hình đối tượng mờ xác định hệ thống làm việc cách đo phân tích tín hiệu đầu vào/ra đối tượng mô hình đối tượng gián tiếp xác định luật hợp thành cảu diều khiển, điều khiển MBC điều khiển mờ tự chỉnh cấu trúc - Các tiêu chất lượng sử dụng phiếm hàm mục đính thường đưa dạng hàm thuộc - Lựa chọn tín hiệu điều khiển u từ tập hợp tín hiệu điều khiển xác định từ mô hình đối tượng đảm bảo tiêu chất lượng hệ thống tốt VI CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ THEO LUẬT PID Có nói lĩnh vực điều khiển, PID xem giải pháp đa cho ứng dung điều khiển Analog Digital Việc thiết kế PID kinh điển thường dựa phương pháp Zeigler-Nichols, Offerein, Reinish…Ngày người ta thường dung kỹ thuật hiệu chỉnh PID mềm (dựa phần mềm), sở thiết kế PID mờ hay PID thích nghi Sơ đồ điều khiển sử dụng PID mờ: 25 Hình:Phương pháp chỉnh định mờ tham số điều khiển PID Mô hình toán PID: u(t) = KR e(t) + +TD GPID(s) = KR + + KDs Trong đó: TI = TD = Các tham số KR, TI, TD hay KR, KI, KD điều khiển PID chỉnh định sở phân tích tín hiệu chủ đạo tín hiệu hệ thống, xác sai lệch e(t) đạo hàm sai lệch CHƯƠNG 2: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỜ BẰNG MATLAB Đề bài: Mô hệ thống phun sương cho công nghệ tự động hóa trồng rau I Thiết kế: Bước 1: Mờ hóa đầu vào: Rất Thấp Thấp Vừa Cao Khá Cao 60% 70% 75% 80% 85% 26 Bước 2: Thiết kế luật hợp thành mờ: Đầu vào Rất thấp Thấp Vừa Cao Khá Cao Đầu Zezo Ít TB Nhiều Rất Nhiều Bước 3: Giải mã đầu ra: Zero Ít TB Nhiều Rất Nhiều 0W 10W 15W 20W 30W 27 II Mô matlab: B1: Mờ hóa đầu vào: Bước 2: Giải mã đầu ra: 28 Bước 3: Thiết lập luật mờ: Kết quả: 29 30 [...]... bộ điều khiển: a Các bước thiết kế: B1: Định nghĩa tất cả các biến ngôn ngữ vào/ra B2: Xác định các tập mờ cho từng biến vào ra (mờ hoá) + Miền giá trị vật lý của các biến ngôn ngữ +Số lượng tập mờ + Xác định hàm thuộc + Rời rạc hoá tập mờ B3: Xây dựng luật hợp thành B4: Chọn thiết bị hợp thành B5: Giải mờ và tối ưu hoá b Phân loại các bộ điều khiển mờ: + Điều khiển Mamdani (MCFC) + Điều khiển mờ trượt... bộ điều khiển tĩnh Tuy nhiên để mở rộng miền ứng dụng của chúng vào các bài toán điều khiển động, cần thêm các khâu động học cần thiết vào bộ điều khiển mờ cơ bản Các khâu động học đó chỉ có nhiệm vụ cung cấp thêm cho bộ điều khiển mờ cơ bản các giá trị đạo hàm hay tích phân của tín hiệu Cùng với những khâu động bổ sung này, bộ điều khiển mờ cơ bản sẽ được gọi là bộ điều khiển mờ 3 Nguyên lý điều khiển. .. sum-PROD IV ĐIỀU KHIỂN MỜ 1 Khái niệm: - Các bộ điều khiển được thiết kế trên cơ sở logic mờ được gọi là bộ điều khiển mờ - Chúng có chung một đặc điểm là làm việc theo nguyên tắc sao chép lại kinh nghiệm, tri thức của con người trong điều khiển, vận hành máy móc 2 Mô hình mờ: Một bộ điều khiển mờ cơ bản gồm 3 khâu: - Khâu mờ hoá - Thực hiện luật hợp thành - Khâu giải mờ 16 Do bộ điều khiển mờ cơ bản... ngữ vào/ra và sự lựa chọn những luật điều khiển Do các bộ điều khiển mờ có khả năng xử lý các giá trị vào/ra biểu diễn dưới dạng số phẩy động với độ chính xác cao nên chúng hoàn toàn đáp ứng các yêu cầu của một bài toán điều khiển “rõ ràng” và “chính xác” Trong sơ đồ mạch điều khiển ở hình trên có khâu đối tượng Đối tượng này được điều khiển bằng đại lượng u là tín hiệu đầu ra của bộ điều khiển mờ Vì... 2.Hệ mờ lai 2.1 Hệ lai không thích nghi có bộ điều khiển kinh điển Hãy quan sát cấu trúc của một hệ lai trong hình 2.1 có bộ tiền xử lý mờ Nhiệm + u vụ điều khiển được giải quyết bằng bộ điều khiển kinh điển (ví dụ như bộ điều khiển PID kinh điển) và các thông số của bộ điều khiển không được điều chỉnh y thích nghi Hệ mờ được dử dụng để điều chế tín hiệu chủ đạo cho phù hợp với hệ thống điều khiển. .. tín hiệu điều khiển đối tượng là các “tín hiệu rõ”, nên tín hiệu ra của bộ điều khiển mờ trước khi đưa vào điều khiển đối tượng phải qua khâu giải mờ nằm trong bộ giao diện đầu ra Các tín hiệu ra y của đối tượng được đo bằng các bộ cảm biến và được xử lý sơ bộ trước khi đưa vào bộ điều khiển Các tín hiệu này cũng là các “tín 18 hiệu rõ”, do vậy để bộ điều khiển mờ hiểu được chúng, tín hiệu y và ngay... tắc chuyển đổi Ưu điểm chính của hệ thống này là các bộ điều khiển hoạt động đọc lập với nhau, do vậy có thể kiểm tra tính ổn định của hệ ứng với từng trường hợp riêng biệt các đạilượng đầu vào của hệ mờ được xác định cho từng trường hợp cụ thể Bộ điều khiển n Bộ điều chỉnh mờ y x Đối tượng Bộ điều khiển 1 u - Hình 2.3: Chọn bộ điều khiển “thích nghi” bằng khóa mờ 22 3 Bộ điều khiển mờ thích nghi 3.1... x Bộ tiền xử lý mờ Bộ điều khiển Đối tượng Hình 2.1: Bộ điều khiển mờ lai có khâu tiền xử lý 2.2 Hệ mờ lai cascade Một cấu trúc mờ lai khác được biểu diễn trong hình 2.2, ở đó phần bù tín hiệu điều chỉnh u được lấy ra từ bộ điều khiển mờ 21 Hình 2.2:Cấu trúc hệ mờ lai cascade Trong trường hợp hệ thống có cấu trúc như trên thì việc lựa chọn các đại lượng đầu vào của hệ mờ phụ thuộc vào từng ứng dụng... + Điều khiển tra bảng (CMFC) 19 + Điều khiển Tagaki/Sugeno (TSFC) 5 Nguyên tắc tổng hợp bộ điều khiển mờ Cho đến nay, các lý thuyết nghiên cứu về điều khiển mờ vẫn còn chưa được hoàn thiện Vì vậy việc tổng hợp bộ điều khiển mờ hoạt động một cách hoàn thiện thì không đơn giản Mặt khác, chính vì tính phi tuyến của hệ mờ mà ta không thể áp dụng những thành tựu của lý thuyết hệ tuyến tính cho hệ mờ Và. .. một giá trị đầu ra cần đạt được của bộ điều khiển Dựa trên tín hiệu ra mong muốnvà tín hiệu vào tương ứng của bộ điều khiển có thể xác định và hiệu chỉnh các nguyên tắc điều khiển, các nguyên tắc này đảm bảo chất lượng điều khiển của hệ thống 3.3 Bộ điều khiển mờ tự chỉnh có mô hình theo dõi Một hệ tự chỉnh không những chỉnh định trực tiếp tham số của bộ điều khiển mà còn chỉnh định cả tham số của