Ứng dụng logic mờ trong bài toán điều khiển

Ứng dụng logic mờ trong bài toán điều khiển

Ứng dụng logic mờ

trong bài toán điều khiển

Nhóm 10Hanoi, January 11, 2012

 Phương pháp tiếp cận

 Giới thiệu điều khiển mờ

 Khái niệm cơ bản

 Bộ điều khiển mờ

 Mô hình ứng dụng điều khiển mờ

 Tài liệu tham khảo

Nội dung

Giới thiệu điều khiển

mờ

 Logic: cách lập luận để ai cũng đồng tình với

mình

 Logic Aristotle/logic nhị phân:

 1/0; Đúng/sai; A/không-A  logic nhị phân vẫn rất đúng với nhiều trường hợp, nhưng có hạn chế

 ?ai thích đi học: thích đi học 75%; ghét đi học 25%

 _

Đặt vấn đề

 Russell(1872-1970): quý tộc Anh, nhà toán học,

nhà Văn, Nobel Văn học

 Khai sinh logic mờ

 Nghịch lý Russell:

1) A={Quả lê}  x A x là quả lê A A ①

2) x==khôngA={mọi thử không phải quả lê} A②

Vì tập chứa mọi thứ không phải quả lê  tập chứa chính nó (vì ②: A)

 mâu thuẫn với ①

Logic nhị phân không thể tự chứng minh chính nó

và Russell bỏ nghề toán khi hiểu được điều này

Nghịch lý Russell

 Giải quyết bằng fuzzy-logic

Bài toán hãm phanh

tàu điện

 Lý thuyết logic mờ sáng tạo bởi: Lofti Zadeh năm

1965

 Năm 1970 tại trường Mary Queen, Ebrahim

Mamdani dùng fuzzy-logic điều khiển máy hơi

nước

 Năm 1983 tại Nhật, Fuji Electronic ứng dụng điều

khiển máy xử lý nước

 Năm 1987, Hitachi áp dụng vào điều khiển tàu

điện ngầm

Giới thiệu điều khiển

mờ

Khái niệm cơ bản

 Tập rõ: tập số nguyên tố P={2,3,5…}, số thực

R

 Tính mờ trong khái niệm: đi nhanh, đi chậm…

không có 1 giá trị định lượng

 Tập mờ F xác định trên tập kinh điển B có

 Nguyên lý cận trái: y’ = y1

 Nguyên lý cận phải: y’ = y2

 Nguyên lý trung bình:

Giải mờ

 L1: if x = A1 and y = B1 then f1 = p1.x + q1.y + r1

 L2: if x = A2 and y = B2 then f2 = p2.x + q2.y + r2

Mô hình mờ

Tagaki-Sugeno

MISO x

 Các hàm liên thuộc cho bởi đồ thị:

 Các luật:

 L1: if x = BIG and y = MEDIUM then f = x – 3y

 L2: if x = SMALL and y = BIG then f = 4 + 2x

 Đo được: x* = 4; y* = 60 

 f1= 4 – 3x60 = -176; f2= 4+2x4=12

 μBIG(x*) = 0,3;μBIG(y*) = 0,35

 μSMALL(x*) = 0,7; μMEDIUM(y*) = 0,75

Ví dụ

• Nhiều phương pháp tính f

• Phương pháp “tổng trọng số trung bình”:

– g1 = min(μ BIG (x), μMEDIUM(y)) = min(0,3;0,75) = 0,3

– g2 = min(μ SMALL (x), μBIG(y)) = min(0,7;0,35) = 0,35

 f =

Bộ điều khiển mờ

 Step1: định nghĩa biến ngôn ngữ I/O

 Step2: Xác định các tập mờ cho từng biến I/O:

 Miền giá trị vật lý của các biến ngôn ngữ

 Thiết kế điều khiển tự động máy điều hòa:

 2 đầu vào:Ti đo nhiệt độ trong nhà; To đo nhiệt

 Dùng điều khiển mờ điều khiển bơm và van

giữ mức nước trong hệ thống:

Ví dụ 2

• Có 3 đầu ra:

control1, control2, control3

 Sử dụng phân phối chuẩn: Gaussian

Hàm thuộc

• Luật hợp thành

 Chiều cao bồn: height = 1m

 Diện tích đáy area = 0.125m2

 Lưu lượng max: 1lit/s

 Diện tích ống dẫn: 0.001m

 Zđặt=[0.5 0.3]; Zinit = [0 0]

Kết quả

Mô hình ứng dụng điều

khiển mờ

 Hệ mờ lai không thích nghi

 Hệ mờ lai cascade

Mô hình ứng dụng

 Công tắc mờ

 Điều khiển mờ có hệ thống giám sát

Mô hình ứng dụng

 Slide: Biểu diễn tri thức không chắc chắn Tiếp cận mờ

PGS.TS Lê Thanh Hương, ĐHBK HN

 Giáo trình: Điều khiển mờ

 Example of a Mamdani/Larsen fuzzy controller

M.Beale and H.Demuth, Fuzzy System Toolbox

 Giáo trình: Công nghệ tính toán mềm

Bộ môn tự động, ĐHBK TP.HCM

 Lịch sử môn luân lý Fuzzy

Nguyễn Viết Sơn

Tài liệu tham khảo



Thành viên Nhiệm vụ

dụng bộ điều khiển mờ Lương Quy Thọ

Casting

 If error1=NB and de1=DB Then control=CF

 If error1=NB and de1=DM Then control=CS

 If error1=NB and de1=ZR Then control=CS

 If error1=NM and de1=DB Then control=CS

 If error1=PB and de1=IB Then control=OF

 If error1=PB and de1=IM Then control=OF

 If error1=PB and de1=ZR Then control=OF

 If error1=PM and de1=IB Then control= OF

 If error1NB and error2=NB and de1DB and de2=DB Then control=OF

 If error1NB and error2=NB and de1DB and de2=DM Then control=OF

 If error1NB and error2=NB and de1DB and de2=ZR Then control=OF

 If error1NB and error2=NM and de1DB and de2=DB Then control=OS

 If error1NB and error2=NM and de1DB and de2=DM Then control=OS

 If error1PB and error2=PB and de1IB and de2=IB Then control=CF

 If error1PB and error2=PB and de1IM and de2=IB Then control=CS

Phụ lục 1: controller 3