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 Đại học Thái Nguyên Khoa Công nghệ thông tin - Nguyễn Ngọc Hoan Nguyễn Ngọc Hoan Tiếp cận mờ tiếp cận đại số gia tử TIP CN M V TIP CN I S GIA T TRONG IU KHIN H QUT GIể - CNH NHễM 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 Luận văn Thạc sĩ công nghệ thông tin NGI HNG dẫn khoa học: TS Vũ NH Lân Thái Nguyên 2008 Thái Nguyên - 2008 Lun tt nghip 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 -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 http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip Nguyn Ngc Hoan -3- Lun tt nghip DANH MC CC THUT NG, CC CH VIT TT VIT TT -4- Nguyn Ngc Hoan DANH MC CC BNG THUT NG TING ANH TING VIT Aggregation operations Cỏc phộp kt tng Center Average Phng phỏp trung bỡnh trng tõm Bng 1.2: Ma trn quan h "x gn bng y" 22 Center of Gravity Phng phỏp trng tõm Bng 1.3: Bng chõn lý vi logic tr 24 Defuzzifier B gii ngha (B gii m) Bng 1.4: Bng chõn lý vi logic m 24 Fan and Plate Control Apparatus H thng khớ ng hc Qut giú - Cỏnh nhụm QGCN Bng 2.1: Bng chõn lý cho lut IF - THEN rừ 34 Bng 2.2: Bng chõn lý cho lut IF - THEN m: 34 Fuzz Inference Engine B suy din m theo lp lun xp x FIE Bng 3.1 Qu o lý tng (xt, t) v gúc iu khin tng ng Fuzzifier B ý ngha hoỏ ( B M hoỏ) Fuzziness Tớnh m Fuzziness measure o tớnh m Fuzzy Rule Base C s lut m FRB Bng 4.1: S liu quan sỏt vo u, y QGCN (14 cp vo-ra ) 53 Hedge algebrras i s gia t SGT Bng 4.2 To lut t cỏc d liu vo-ra 55 Hedge algebrras based controller B iu khin da trờn SGT HAC Bng 4.3: Kt qu ca bc v bc vi 14 lut any such 56 Quantitative Desemantitzation Phộp gii ng ngha nh lng Bng 4.4: H lut nht quỏn cho b iu khin QGCN 57 Quantitative Semanticization Ng ngha húa nh lng Bng 4.5: B iu khin m h QGCN theo tip cn [6] v B iu Quantitative Semantics Mapping Phộp ỏnh x ng ngha nh lng Speudo-trapezoid membership function Hm thuc kiu hỡnh thang Table Look - Up Scheme Triangular membership function Bng 1.1: Mt vi phộp kt tng (aggregation operations)vi cỏc hm thuc a, b [0,1] 18 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 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 S tham chiu bng Bng 5.3: Bỏn kớnh hp dn ca cỏc ng ngha c s 66 Hm thuc kiu hỡnh tam giỏc 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 http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip -5- Nguyn Ngc Hoan 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 Biu din hm thuc 10 Hỡnh 5.4 Phõn hoch ng ngha bin y h QGCN 64 Hỡnh 1.2 Biu din giỏ 10 Hỡnh 5.5 ng tuyn tớnh tng on ng ngha nh lng h QGCN 66 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 DANH MC CC HèNH V, TH Hỡnh 1.1 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 http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip -7- Nguyn Ngc Hoan Lun tt nghip Nguyn Ngc Hoan -8- Li Xin Wang xut [6] v tip cn i s gia t cho h khớ ng hc LI NểI U Lnh vc iu khin m mt lnh vc cú nhiu ng dng cụng m c th l H qut giú cỏnh nhụm nghip v i sng Chớnh vỡ vy õy l mt ngnh k thut c nhiu s Do vy tờn ti c chn l : quan tõm Tip cn m v tip cn i s gia t iu khin h Qut giú - 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 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 c Tuy nhiờn phng phỏp iu khin m cng bc l mt s nhc im lun ca em khụng trỏnh nhng thiu sút Em rt mong c s nht nh Vo nhng 1990 PGS TSKH Nguyn Cỏt H ó a mt lý úng gúp ý kin ca cỏc thy, cụ bn lun ca em c hon thin hn thuyt mi cho phộp thao tỏc trc tip trờn ngụn ng t nhiờn, x lý tt to tin cho cỏc nhng bc nghiờn cu tip theo nhng suy lun nh tớnh di dng i s gia t (SGT) Trong mt s Cui cựng em xin chõn thnh cm n thy V Nh Lõn v cỏc thy, cụ nghiờn cu mi õy cho thy kh nng s dng cụng c i s gia t trong Vin Cụng ngh thụng tin ó trang b cho em nhng kin thc cn thit nhiu lnh vc khỏc v s ú cú cụng ngh iu khin trờn c hon thnh bn lun ny cng nh quỏ trỡnh cụng tỏc sau ny s tri thc chuyờn gia ó cú cỏc nghiờn cu nc v th gii mt Thỏi nguyờn, ngy 10 thỏng 11 nm 2008 s trng hp c th phng phỏp iu khin s dng cụng c i s gia t Hc viờn 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 http://www.lrc-tnu.edu.vn Nguyn Ngc Hoan S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip Nguyn Ngc Hoan -9- Lun tt nghip Trong ú Chng VI NẫT CHUNG V Lí THUYT TP M V Lí Nguyn Ngc Hoan - 10 - , l hp (Union) ca cỏc phn t v lu ý rng ký hiu / khụng phi l phộp chia A(x) THUYT I S GIA T 1.1 Mt s khỏi nim c bn v lý thuyt m T nm 1965 Zadeh a lý thuyt m, logic m nhng phi n 0.5 Ni m nht nhng thp niờn cui ca th k XX lý thuyt m, logic m mi c c bit quan tõm nghiờn cu v ng dng vo lý thuyt iu khin, h x thng v trớ tu nhõn to Tp m v logic m da trờn cỏc suy lun ca rừ ngi v cỏc thụng tin khụng y hiu bit v iu khin h thng iu khin m chớnh l mụ phng cỏch x lý thụng tin v iu khin ca ngi i vi cỏc i tng, vy iu khin m ó gii quyt thnh cụng rt nhiu iu khin phc trc õy cha gii quyt c m rừ m rừ Hỡnh 1.1: Biu din hm thuc 1.1.2 Cỏc khỏi nim phc v tớnh toỏn 1.1.2.1 Giỏ : Supp(A) ca X c gi l giỏ c A nu v ch nu: 1.1.1 nh ngha m Supp(A) = {xX : A(x) > 0} Gi s X l nn (v tr) v l rừ; A l trờn X; A(x) l hm ca x biu th mc thuc v A, thỡ A c gi l m v ch khi: A x, A x x X , A x : X 0,1 (1.4) Nh vy Supp (A) X A(x) (1.1) Trong ú A(x) c gi l hm thuc ca m A Nh vy rừ kinh in A cú th nh ngha theo kiu m nh sau: A x, A x x X , A x : X 0,1 (1.2) Cú ngha l A(x) ch l hai giỏ tr v Cú th biu din m A di dng A A ( x) / x Supp(A) n hoc i A ( xi ) / xi S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn x Hỡnh 1.2: Biu din giỏ (1.3) http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip - 11 - Nguyn Ngc Hoan 1.1.2.2 - Cut : Ký hiu LA ca X c gi l - Cut nu v ch Lun tt nghip - 12 - Nguyn Ngc Hoan 1.1.3.2 Union (Hp) Hp (m) ca A v B l m C c nh ngha nh sau: nu: LA = {x X : A(x) } (1.5) Khi = 0, L0=Supp(A) C = A B = {(x, C(x)) x X , C(x) = max {A(x), B(x)} (1.8) 1.1.3.3 Complement (Bự) Bự (m) ca A v B c nh ngha nh sau: A(x) A C x, AC ( x) x X , AC ( x) A ( x)} Lu ý: (1.9) 1/ A A C 2/ A AC X 3/ (AC)C = A Lu ý rng cú nhiu cỏc nh ngha cỏc tớnh c bn trờn m x Vớ d mt s phộp tớnh s hc c bn: L A Cho A v B l m trờn cựng nn X Hỡnh 1.3: Biu din - cut a) Algebraic Sum: Tng i s (m) A+B 1.1.2.3 Li (Convex) A B x, A B ( x) x X , A B ( x) A ( x) B ( x) A ( x). B ( x) Tp m A l li nu v ch nu (1.10) b) Algebraic Product: Tớch i s (m) A.B A(x1+(1-x2) min{ A(x1), A(x2)} (1.6) x1, x2 X, [0,1] A.B x, A.B ( x) x X , A.B ( x) A ( x). B ( x) (1.11) c) Bounded Product : Tớch gii ni (m) A o B 1.1.2.4 Chun (normal) Tp m A l chun nu v ch nu tn ti ớt nht mt phn t x X cho: A(x) =1 A B x, A B ( x) x X , A B ( x) max{0, A ( x) B ( x)}} d) Bounded Sum: Tng gii ni (m) A B A B x, A B ( x) x X , A B ( x) max{1, A ( x) B ( x)}} 1.1.3 Cỏc phộp tớnh trờn m Zadeh (1.12) (1.13) e) Ordering of A and B: Th t ca A v B Cho A v B l m trờn cựng nn X AB 1.1.3.1 Intersection (Giao) x X (1.14) 1.1.4 Bin ngụn ng: Giao (m) ca A v B l m C c nh ngha nh sau: C = A B = {(x, C(x)) x X , C(x) = { A(x), B(x)} A(x) B(x) (1.7) Bin ngụn ng l mt loi bin m giỏ tr ca nú khụng phi l s m l t hay mnh di dng ngụn ng t nhiờn Bin ngụn ng c nh ngha l mt b thnh phn sau õy: S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip Nguyn Ngc Hoan - 13 - Lun tt nghip Nguyn Ngc Hoan - 14 - < n , T(n) , U , G , M > Trong ú: 1.1.5 Biu din hỡnh hc rừ v m, cỏc phộp tớnh c bn trờn n - Tờn bin ngụn ng T(n) - Tp cỏc giỏ tr ca bin ngụn ng U - Tp nn m ú to nờn cỏc giỏ tr cú T(n) G - Lut syntatic to nờn cỏc giỏ tr ca bin ngụn ng M - Lut sementic cung cp cỏc ý ngha cho cỏc giỏ tr ca bin m n Tp m ng biờn rừ ng biờn m Loi xA ngụn ng Vớ d: Bin ngụn ng: Hc lc Tp rừ xA xA x Mt = Hc lc xA x ct T(n) = {Kộm, Yu, Trung bỡnh, Khỏ, Gii} A(x) U = [0, 10] - thang im ỏnh giỏ G = Nu im ỏnh giỏ u l n thỡ hc sinh cú hc lc nh sau: A(x) Kộm vi hm thuc Kộm(u) x Yờỳ vi hm thuc yờỳ (u) Trung bỡnh vi hm thuc trung bỡnh (u) x Loi xA Khỏ vi hm thuc khỏ (u) Gii vi hm thuc gii (u) Mt M ()(u) = {u, ()(u)| u U = [0,10], ()(u): U [0,1]} xA xA x x xA ct vi () = Kộm (hoc Yu, Trung bỡnh, Khỏ, Gii) C th: 1.0 A(x) Kộm Yu TB Khỏ Gii A(x) x x Hỡnh 1.5 Biu din rừ v m theo x 0.0 Hỡnh 1.4 Biu din bin ngụn ng http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip Mt ct A Nguyn Ngc Hoan - 15 - AB B Giao rừ x A B Lun tt nghip x - 16 - Nguyn Ngc Hoan 1.1.6 M rng ba phộp tớnh c bn trờn m 1.1.6.1 nh ngha giao m Giao m Cho A v B l m trờn cựng nn vi cỏc hm thuc A(x), (Zadeh) B(x) tng ng Giao ca m AB l m thuc c A v B vi hm thuc AB AB Nhn xột: Cú nhiu hm thuc AB tu thuc vo nh ngha phộp bin i AB cỏc hm thuc A(x), B(x) Hm T bin i cỏc hm thuc ca m A v m B thnh hm x thuc giao ca A v B c gi l T - chun (T norm) T : [0,1] x [0,1] [0,1] l T Norm nu v ch nu T tho cỏc vi cỏc Hp rừ Hp m AB (Zadeh) x hm thuc a, b, c [0,1] : AB x T(a,b) = T (b,a) - giao hoỏn T(a, b) T(a,c) bc - khụng gim T(a, T(b,c)) = T(T(a,b),c) - kt hp iu kin biờn: T(a, 1) = a Bự m Bự rừ A c T(a, 0) = Nh vy (Zadeh) x A c T [ A(x), B(x)] = AB (x) T Zadeh [ A(x), B(x)] = min[ A(x), B(x)] x (1.15) 1.1.6.2 nh ngha hp m Hỡnh 1.6: Biu din cỏc phộp tớnh c bn trờn m Cho A v B l m trờn cựng nn vi cỏc hm thuc A(x), B(x) tng ng Hp ca m AB l m cha c A v B vi hm thuc AB S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip - 17 - Nguyn Ngc Hoan Lun tt nghip Nhn xột: Cú nhiu hm thuc AB tu thuc vo nh ngha phộp bin i C(C(a)) = a cỏc hm thuc A(x), B(x) iu kin biờn: C(0) = 1; C(1) = Hm S bin i cỏc hm thuc ca m A v B thnh hm thuc Hp ca A v B c gi l S - chun (S norm) hay T - ng chun ( T norm) Nguyn Ngc Hoan - 18 - 1.1.6.4 Tham s hoỏ cỏc hm T - norm, hm S - norm v hm Bự m Hm S: [0,1] x [0,1] [0,1] l S Norm nu v ch nu T tho cỏc vi C cỏc hm thuc a, b, c [0,1] : cú th c th ho dng hm T - norm, hm S - norm v hm Bự m, T(a,b) = T (b,a) - Giao hoỏn cn phi tham s hoỏ cỏc hm thuc trờn Vic tham s hoỏ nhm mc ớc h T(a, b) T(a,c) bc - khụng gim phc v cho cỏc ng dng khỏc Di õy l vớ d vi phộp T - norm, S - T(a, T(b,c)) = T(T(a,b),c) - kt hp norm v phộp Bự m c tham s hoỏ (Bng 1,1) Bng 1.1: Mt vi phộp kt tng (aggregation operations) iu kin biờn: vi cỏc hm thuc a, b [0,1] T(a, 1) = a T(a, 0) = Tỏc gi Nh vy T [ A(x), B(x)] = AB (x) Zadeh T Zadeh [ A(x), B(x)] = min[ A(x), B(x)] (1.16) Cho m A vi hm thuc A Tp bự m ca A l m AC vi Hp m (a,b) max (a,b) 1977 Yager hm thuc Ac (x) nhn c t phộp bin i C di õy: (1.17) 1980 C Bự m Min xỏc nh tham s 1-a phi tham s a a (-1, ) Tw (a,b) Sw (a,b) (1 - aw)w w (0, ) T (a,b) S (a,b) 1-a (0,1) T (a,b) S (a,b) (0, ) T (a,b) S (a,b) (0,1) Dubois and Trong ú: C: [0,1] [0,1] l hm bự m bin i hm thuc ca A sang hm thuc Prade 1980 ca bự m ca A Nhn xột: Cú nhiu hm thuc Ac tu thuc vo nh ngha phộp bin i C Dombi Hm C c gi l hm bự m hay ph nh m nu v ch nu tho cỏc 1982 Werners tiờn sau vi cỏc hm thuc a, b [0,1] 1988 C(a) C (b) a b S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn S - norm giao m Sugeno 1.1.6.3 nh ngha Bự m (ph nh m) C [ A (x)] = A (x) 1965 T - norm http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip Nguyn Ngc Hoan - 43 - (x1) Lun tt nghip Nguyn Ngc Hoan - 44 - B2 v bng khụng cỏc b m khỏc; x02 cú giỏ tr 0.6 S1, 0.4 S2 S1 CE B1 S2 v bng khụng cỏc m khỏc; v y 01 cú giỏ tr hm thuc l 0.8 B2 CE, 0.2 B1 v bng khụng cỏc m khỏc 1.0 Tip theo vi mi bin vo xi(i=1,2,,n) xỏc nh lut m ú x1 0.0 x 01 x 1 01 x cú giỏ tr hm thuc ln nht, tc p 0i j* (x2) j i l* S1 S2 CE B1 B2 B3 l ( x101 , x102 ; y10 ) cho A1j* =B1, A2j* =S1 v Bl* = CE, cp ( x012 , x022 ; y02 ) cho A1j* =B1, A2j* =CE v IF x1 l A1j* and and xn l Anj* THEN y l Bl* S1 CE B1 (3.2) Vi vớ d hỡnh 3.1 cp ( x101 , x102 ; y10 ) sinh lut IF x1 l B1 v x2 l S1 S2 Bl* = B1 Cui cựng ta thu c mt lut IF-THEN m nh sau: x02 x02 (y) 1.0 cho B ( y0p ) B ( y0p ) vi l=1,2, Ny Trong vớ d hỡnh 3.2 cp u vo-u S3 0.0 Ai j* A ( x0pi ) A ( x0pi ) vi j=1,2, Ni Tng t, xỏc nh Bl* cho i 1.0 l xỏc nh THEN y l CE v cp ( x012 , x022 ; y02 ) sinh lut IF x1 l B1 v x2 l CE THEN y B2 l B1 y 0.0 y y y Bc 3: Tớnh toỏn tin cy cho mi lut c sinh bc y Hỡnh 3.1 Phõn hoch cho trng hp iu khin u vo, u Do s lng cỏc cp u vo- u thng nhiu v vi mi cp sinh to mt lut, v rt cú kh nng xy cỏc lut mõu thun, ú l cỏc lut cú cựng phn IF nhng khỏc phn THEN gii quyt mõu thun ny ta Bc 2: To lut t cỏc d liu vo - gỏn tin cy cho mi lut c to bc v ch gi li mt lut cú u tiờn, vi mi cp d liu vo - ( x01p , , x0pn ; y) xỏc nh giỏ tr hm thuc ca x0pi (i 1,2, , n) cỏc b m Aiãj (i 1,2, , n) v giỏ tr hm thuc ca y 0p cỏc b m Aiãj (i 1,2, , N y ) Ta cú cỏc tớnh toỏn sau õy: A ( x0pi ) vi j=1,2,,N, i=1,2,n v j i B j ( y0p ) vi l=1,2,,Ny Vớ d hỡnh 3.1, ta c lng: x01 cú giỏ tr hm thuc bng 0.8 B1, 0.2 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn tin cy ln nht mt nhúm lut mõu thun Vic ny khụng ch gii quyt c mõu thun mt khỏc cng lm gim bt s lut tin cy ca lut c xỏc nh nh sau: Gi s cỏc lut (3.2) c to t cp u vo - u x0p ; y0p thỡ tin cy ca nú c xỏc inh nh n sau: D(rule) A j* ( x0pi ). Bl * ( y0p ) i i S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn (3.3) http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip - 45 - Nguyn Ngc Hoan (3.4) Mi ụ miờu t mt t hp ca cỏc b m [ 1, 1] v b m [ 2, 2] v theo cỏc ú mt lut cú th c thc hin Mt nhúm lut mõu V lut c to bi ( x012 , x022 ; y02 ) cú tin cy: 2 D(rule2) B1 ( x01 ).CE ( x02 ) B1 ( y02 ) 0.6 *1* 0.7 0.42 (3.5) Nu cỏc cp u vo - u khỏc rừ rt v ta cú th xỏc nh mt s c nh nú, ta cú th kt hp thụng tin ny vo tin cy ca cỏc lut C thun bao gm nhng lut cựng mt ụ Phng phỏp ny cú th in y vo cỏc ụ vi cỏc lut thớch hp; Vỡ vy ta gi phng phỏp ny l s tham chiu bng th, gi s cp u vo - u x0p ; y0p cú tin cy p ( [0,1]), thỡ tin S3 cy ca lut to bi x0p ; y0p c xỏc nh li nh sau: S2 n D(rule) A j* ( x0pi ). Bl * ( y0p ). p i Nguyn Ngc Hoan - 46 - tham chiu miờu t c s lut m tng ng vi cỏc b m hỡnh 3.1 Trong vớ d 3.1 lut c to bi ( x101 , x102 ; y10 ) cú tin cy: 1 D(rule1) B1 ( x01 ). S1 ( x02 )CE ( y01 ) 0.8 * 0.6 * 0.8 0.384 Lun tt nghip (3.6) x1 S1 i Trong thc t ta cú th hi mt chuyờn gia kim tra s liu (nu s CE cp u vo - u ớt) v c lng tin cy p Hoc ta bit c trng ca B1 nhiu cp s liu, ta cú th chn p phn ỏnh cng ca nhiu B2 Nu ta khụng th bit s khỏc gia cỏc ụi u vo - u ra, n gin ta chn tt c p =1 ú (3.6) c quy v (3.3) S1 CE B1 B2 x2 Hỡnh 3.2 C s lut m nht quỏn cho bi toỏn iu khin lựi xe ti Bc To c s lut m nht quỏn C s lut m bao gm ba hp lut sau: Nhng lut c sinh bc m khụng cú mõu thun vi cỏc lut khỏc Lut cú tin cy ln nht nhúm lut mõu thun ú nhúm lut mõu thun bao gm nhng lut cú cựng phn IF Nhng lut ngụn ng t cỏc chuyờn gia ( nh cú cỏc tri thc ó bit) T ú hai lut u tiờn thu c t tri thc cha bit Cui cựng c s ca lut m c kt hp t tri thc ó bit v tri thc cha bit Bng trc giỏc ta cú th minh ho c s lut m bng mt bng tham chiu trng hp hai u vo Trong hỡnh 3.2 biu th mt bng S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn S2 http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.2 ng dng iu khin tin lựi xe ti iu khin lựi xe ti l mt bi toỏn iu khin phi tuyn cú c b iu khin thớch hp, u tiờn ta phi xõy dng c mụ hỡnh toỏn hc ca h thng sau ú thit k b iu khin da trờn lý thuyt iu khin phi tuyn Bng cỏch khỏc ny cú th gii quyt bng cỏch thit k b iu khin cú s mụ phng theo kinh nghim hot ng ca ngi lỏi xe Chỳng ta s s dng phng phỏp tip cn ny Gi thit rng ngi lỏi xe cú kinh nghim v ta cú th o c cỏc trng thỏi ca xe ti v cỏc hot ng iu khin tng ng ca ngi lỏi xe lựi xe v phớa sau S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip Nguyn Ngc Hoan - 47 - Lun tt nghip Nguyn Ngc Hoan - 48 - Ta cú th ly mt cp tớn hiu vo (Trng thỏi - iu khin) Ta s Xut phỏt t mt trng thỏi ban u ta xỏc nh c s iu khin gúc thit k mt h lut da trờn nhng cp d liu vo s dng s tham da trờn giỏc quan thụng thng (Vớ d: tỡnh ny bng kinh chiu bng phn trc v thay th ngi lỏi xe bng cỏch thit k h nghim ta cú th iu khin gúc quay vụ lng nh th no) sau mt vi ln th m nghim ta s chn c cp tớn hiu vo tng ng vi ng i ờm nht 14 trng thỏi u sau c s dng to cỏc cp vo mong mun: o x = 10, =90 ( xo , oP ) ( , ) , ( 1, 90), (1, 270), (7 ,0) , (7, 90), (7, 180), (7, 270), (13, 0), (13, 90), (13, 180), (13, 270), (19, 90), (19, 180), (19, 270) Bng 3.1 Qu o lý tng (xt, t) v gúc iu khin tng ng to bt u (x, y) t (xo, o) = (1, o) x=0 x = 20 Hỡnh 3.3 Mụ hỡnh xe ti v thựng ch hng Mụ hỡnh xe ti v phn thựng xe c ch hỡnh 3.3 V trớ ca xe ti c xỏc nh bi bin trng thỏi , x v y ú l gúc ca xe ti so vi trc honh nh hỡnh 3.3 iu khin xe ti tc l iu khin gúc n nh Ch cho phộp lựi Xe ti s chuyn ng v phớa sau bng cỏch khong cỏch ca ti c gi c nh bt c trng thỏi no n gin ta gi thit khong cỏch gia xe ti v phn thựng hng l ln, õy y khụng c xem l mt bin trng thỏi Bi toỏn t l thit k b iu khin m cú tớn hiu u vo l (x, ) v tớn hiu u l Do vy trng thỏi cui cựng s l (xf, f) = ( 10 , 90 ) Ta cng cú th ly x[0,20], [-90, 270 ] v o o [ -40, 40o] Trc tiờn, ta to cp d liu vo (xP , P , P ) Ta thc hin vic ny bng cỏch th v ly li : Vi mi trng thỏi (da theo x v cho trc) S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn t xt to to 1.00 0.00 -19.00 1.95 2.88 9.37 18.23 -17.95 -16.90 3.79 26.57 -15.85 4.65 5.45 34.44 41.78 -14.80 -13.75 6.18 7.48 48.60 54.91 -12.70 -11.65 7.99 8.72 60.71 65.99 -10.60 -9.55 10 11 9.01 9.28 70.75 74.98 -8.50 -7.45 12 13 9.46 9.59 78.70 81.90 -6.40 -5.34 14 15 9.72 9.81 84.57 86.72 -4.30 -3.25 16 17 9.88 9.91 88.34 89.44 -2.20 0.00 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip Nguyn Ngc Hoan - 49 - Lun tt nghip Nguyn Ngc Hoan - 50 - Bng 3.1 ch cỏc cp tớn hiu vo - c bt u t trng thỏi ban 3.5 (Ta thy mt s ụ rng, nh vy cỏc cp d liu vo khụng bao ph u ( xo , o ) (1,0) Cỏc cp d liu vo t 13 trng thỏi u khỏc cú th thu ht khụng gian trng thỏi Tuy nhiờn, Cỏc lut hỡnh 3.5 iu c bng cỏch tng t Tng cng ta cú tt c 250 cp d liu vo Bõy khin xe ti n v trớ mong mun bt u t mt vựng rng cỏc v trớ ban gi ta thit k h m da trờn cỏc d liu vo s dng s tham chiu u) bng thit k phn trờn S3 S2 S1 CE B1 B2 B3 -90 S2 90 S1 CE 180 B1 270 S3 S2 S3 S2 S2 S3 S3 S3 S1 B1 S1 S2 S3 S2 CE B2 B3 B2 B1 S1 B3 B3 B3 B2 B3 B2 B1 B2 B1 B2 B2 S2 S1 CE x x S3 10 S2 S1 CE 20 B1 B2 Hỡnh 3.5 C s lut m nht quỏn cho bi toỏn iu khin lựi xe ti B3 Cui cựng ta s dng h m vi c ch suy din, m hoỏ Singleton v b gii m trung bỡnh trng tõm, t ú thit k h m vi cỏc lut hỡnh -40 Hỡnh 3.4 Hm thuc s dng bi toỏn lựi xe ti 40 3.5 h m c thit k Bõy gi ta s dng b m thit k trờn iu khin xe ti iu khin h thng ó bit ta cn mt mụ hỡnh toỏn hc ca xe ti Ta s dng mụ Trong bc ta nh ngha b m khong [-90, 270], b m hỡnh gn ỳng sau : khong [0, 20], v b m khong [ -40, 40], ú cỏc hm x(t 1) x(t ) cos[ (t ) (t )] sin[ (t ) (t )] thuc c biu din hỡnh 3.4 Trong bc v 3, ta to lut t cỏc cp y(t 1) y(t ) sin[ (t ) (t )] sin[ (t ) (t )] vo v tớnh toỏn tin cy tng ng ca cỏc lut Bng 3.2 hin th cỏc lut v tin cy c to bi cỏc cp vo tng ng bng 3.1 (t 1) (t ) sin 1[ sin( (t ) ] b Lut m c s cui cựng c to bc c biu din hỡnh S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip Nguyn Ngc Hoan - 51 - Lun tt nghip Bng 3.2 To lut IF- THEN m t cỏc cp d liu vo bng 3.1 v tin cy ca cỏc lut Nguyn Ngc Hoan - 52 Chng IU KHIN H QUT GIể CNH NHễM S DNG S x l l l S2 S2 S2 S2 S2 S1 S1 S1 S1 S1 CE CE CE CE CE CE CE CE S2 S2 S2 S2 S2 S2 S1 S1 S1 S1 S1 S1 S1 CE CE CE CE CE S2 S2 S2 S2 S2 S1 S1 S1 S1 S1 S1 S1 CE CE CE CE CE CE tin cy D(rule) 1.00 0.92 0.35 0.12 0.07 0.08 0.18 0.53 0.56 0.60 0.35 0.21 0.16 0.32 0.45 0.54 0.88 0.92 THAM CHIU BNG 4.1 i tng iu khin (H qut giú-cỏnh nhụm) H thng khớ ng hc Qut giú - Cỏnh nhụm (QGCN) ca hóng KentRidge Instruments [5] bao gm ba thnh phn chớnh (xem Hỡnh 4.1) : - Qut giú c gn trờn mt ng ray cho phộp thay i v trớ ca qut - Cỏnh nhụm c gn trờn trc quay nm ngang c bi hai tr ng - Hp iu khin vi cỏc phn in t Trờn quan im iu khin hc, h thng khớ ng hc qut giú cỏnh nhụm cú Trong ú b l chiu di ca xe ti trng mụ hỡnh trờn Ta thy iu khin m cú th iu khin thnh cụng xe ti n v trớ mong mun hai phn sau: i tng iu khin Trong h thng khớ ng hc QGCN thỡ qut giú v cỏnh nhụm c coi l i Hỡnh 4.1: H thng khớ ng hc Qut giú Cỏnh nhụm tng iu khin (TK) i lng c iu khin l gúc nghiờng ca cỏnh nhụm B phn cụng sut v cm bin Tớn hiu iu khin thụng qua khuych i cụng sut nm hp iu khin s iu khin tc quay ca qut giú S thay i gúc quay ca cỏnh nhụm lm thay i giỏ tr in tr ca chit ỏp servo ( u o ) gn mt S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip Nguyn Ngc Hoan - 53 - u ca trc quay Mt b phn in t ( bờn hp iu khin ) s Lun tt nghip Nguyn Ngc Hoan - 54 - 4.2 Xõy dng thut toỏn da trờn s tham chiu bng chuyn giỏ tr in tr thnh giỏ tr in ỏp mt chiu nm khong t - Da vo thut toỏn chng 3, quỏ trỡnh xỏc nh h lut iu 10V n 10V Phng trỡnh trng thỏi h QGCN c xõy dng [5] cú khin mụ t nh tớnh cỏc quan sỏt vo c thc hin nh sau: dng sau: Bc 1: Xỏc nh phõn hoch m u vo, u cựng dng y(k+1)=0.9159 y(k)+0.0463 u(k) (4.1) 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) VS S M L VL 2462 3250 u(k) l tc quay ca qut giú ti thi im k (bin vo ca TK) 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 4.1: Bng 4.1: S liu quan sỏt vo u, y QGCN (14 cp vo-ra ) STT u y umin = 100 ymin = 47 250 85 500 170 750 232 1000 367 1250 421 1500 500 1750 575 2000 694 10 2250 746 11 2500 802 12 2750 881 13 3000 955 14 umax = 3250 ymax = 1042 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn 100 887 1675 Hỡnh 4.2 : Phõn hoch m u vo u QGCN VS S M L VL 47 296 545 794 1042 Hỡnh 4.3 : Phõn hoch m u y QGCN http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip Nguyn Ngc Hoan - 55 - Bc 2: To lut t cỏc d liu vo-ra Cỏc kt qu tớnh toỏn c a vo Lun tt nghip Bc 3: Tớnh toỏn mc tin cy Dp ca mi lut Kt qu c a vo bng bng 4.2 Bng 4.3: Kt qu ca bc v bc vi 14 lut any such Bng 4.2 To lut t cỏc d liu vo-ra Lut VAO (u) RA(y) Mc tin cy VS(100) VS(47.3) 1 VS(250) 0.81 VS(85.5) 0.85 0.81*0.85 = 0.69 S(500) = 0.51 VS(170.8) 0.504 0.51*0.504 = 0.26 S(750) 0.83 S(232.6) 0.74 0.83*0.74 = 0.614 S(1000) 0.86 S(357.6) 0.75 0.86*0.75 = 0.645 248.9 S(1250) 0.54 M(421.5) 0.503 0.54*0.503 = 0.27 125 0.503 248.9 M(1500) 0.78 M(500.8) 0.82 0.78*0.82 = 0.64 M(1750) 0.9 M(47.3) 0.877 0.9*0.877 = 0.789 VAO (u) Lut 787.5 787.5 VS(100) = VS(250) = 637.5 0.81 787.5 S(500) = 400 0.51 787.5 S(750)= 650 0.83 787.5 S(1000)= 675 0.86 Nguyn Ngc Hoan - 56 - 787.5 425 0.54 787.5 S(1250)= M(1500)= 612.5 0.78 787.5 RA(y) 248.9 248.9 VS(47.3) = VS(85.5) = 210.7 0.85 248.9 VS(170.8) = S(232.6) = 125.4 0.504 248.9 185 0.74 248.9 S(357.6) = 187.5 0.75 M(421.5) = M(500.8) = 204 0.82 248.9 M(1750)= 712.5 0.9 787.5 M(47.3) = M(2000) 0.59 L(694.5) 0.6 0.59*0.6 = 0.354 M(2000)= 462.5 0.59 787.5 L(694.5) = 149.4 0.6 248.9 10 L(2250) 0.73 L(746) 0.81 0.73*0.81 = 0.59 L(2250)= 575 0.73 787.5 200.9 0.81 248.9 11 L(2500) 0.95 L(802.7) 0.965 0.95*0.965 = 0.917 11 L(2500)= 750 0.95 787.5 12 L(2750) 0.63 L(881.6) 0.648 0.63*0.648 = 0.41 12 L(2750)= 500 0.63 13 VL(3000) 0.68 VL(955.5) 0.65 0.68*0.65 = 0.442 14 VL(325 0)= VL(1042.9) 1 10 787.5 537.7 0.68 787.5 13 VL(3000)= 14 VL(325 0)= 787.5 787.5 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn L(746) = 218.4 0.877 248.9 L(802.7) = 240.2 0.965 248.9 L(881.6) = 161.3 0.648 248.9 VL(955.5) = 161.3 0.65 248.9 VL(1042.9) = 248.9 248.9 http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip Nguyn Ngc Hoan - 57 - Bc 4: To h lut nht quỏn t 14 lut Lun tt nghip Nguyn Ngc Hoan - 58 - Kt hp cỏc lut v lut quỏ trỡnh kh m nhn c u iu T bng thy rừ nhúm lut, ú cha cỏc lut khụng nht quỏn khin rừ ti chu k iu khin 1: Nhúm lut I gm lut 1v lut 2; Nhúm lut II gm lut 3, lut 4, lut u(1) = ( VS(u) 100 + S( u).887 ) / ( VS( u) + S( u) ) = 264 v lut 6; Nhúm lut III gm lut 7, lut v lut 9; Nhúm lut IV gm Thay cỏc giỏ tr y(1), u(1) vo mụ hỡnh h QGCN (3.1) nhn c kt qu: lut10, lut 11 v lut 12; Nhúm lut V gm lut 13 v lut 14 y(2) = 104 Quỏ trỡnh tớnh toỏn trờn õy c lp li cho cỏc chu k iu Mi nhúm lut chn lut cú mc tin cy cc i nhúm ú khin 2,3,cho n t c giỏ tr gúc nghiờng mong mun y* = 950 Nh vy h lut thu c gm lut tha tớnh nht quỏn c trỡnh by vi sai s nh hn sai s cho phộp f = 3% y* = 28.5 B iu khin m bng 4.4 dng mi v b iu khin P c biu din bng 4.4 vi mt s giỏ Bng 4.4: H lut nht quỏn cho b iu khin QGCN tr ban u y(1) khỏc Kt qu cho thy b iu khin theo tip cn u VS S M L VL y VS S M L VL 4.3 iu khin h qut giú-cỏnh nhụm Gi s phi iu khin cho cỏnh nhụm t n gúc nghiờng mong mun y* = 950 vi giỏ tr ban u y(1) = 100 trờn c s h lut thu c ti bng 4.3 Chu k iu khin 1: Giỏ tr y(1)=100 kớch hot m tng ng VS v S trờn phõn hoch 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 m u (Hỡnh 4.2) Nh vy cú hai lut c ng: IF y = VS THEN u = VS IF y = S 4.4 Kt lun THEN u = S Theo lut 1, y(1) = 100; VS(y)(100) = ( 296-100 )/( 296-47 ) = 0.78 Nh vy theo Bng 4.3 tng ng nhn c VS(u) = 0.78 Theo lut 2, y(1) = 100; S(y)(100) = ( 47-100 )/( 47-296 ) = 0.21 Nh vy theo Bng tng ng nhn c S(u) = S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn 0.21 http://www.lrc-tnu.edu.vn 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 http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip - 59 - Nguyn Ngc Hoan Lun tt nghip Nguyn Ngc Hoan - 60 - ny xõy dng c mt b iu khin thụng minh hn hn b iu khin P Chng thụng thng v tin li hn b iu khin m truyn thng 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 r (5.1) r r r Trong ú X0 = [ x01 , x02 ,x0n ] vi x0imin r x0ir x0imaxr (5.2) v y0min y0 r r 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 | | y0minsr = 1sr ksr | y0min r | | y0sr (k+1)sr | | Mrsr = y0maxsr | y0r y0max r r Hỡnh 5.2 Phõn hoch ng ngha bin y0 vi k=1,2,Mr S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip Nguyn Ngc Hoan - 61 - Lun tt nghip Nguyn Ngc Hoan - 62 - õy, x0sr v y0sr l cỏc ng ngha quan sỏt u vo v u tng ng, to mt tham s cú th ỏnh giỏ chớnh xỏc c mc gn gia ng jis v (j+1)is ; ks v (k+1)s l cỏc ng ngha nh lng c s to nờn cỏc ngha quan sỏt vi ng ngha nh lng c s cho tng lut Tham s ny on phõn hoch ng ngha bin vo v bin tng ng c tớnh da trờn c gi l bỏn kớnh hp dn ( ký hiu G0r ) c o bng khong cỏch gia SGT ng ngha nh lng c s v ng ngha quan sỏt on phõn hoch ng r r r r ngha cha ng ngha quan sỏt Trong s nhng lut khụng nht quỏn, lut no Bc 2: Xỏc nh lut t cp vo-ra (2.1) T ng ngha quan sỏt x0is [ jis , (j+1)is ] v y0s [ ks , (k+1)s ] xỏc r r r r r r Bỏn kớnh hp dn ca lut c xỏc nh nh sau: 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 dksr = y0sr - ksr : 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 phõn hoch ng ngha cha ng ngha quan sỏt bin vo (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 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) 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 : (5.10) 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)) (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 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 Lut c to t cỏc quan sỏt vo-ra nh sau: ca chuyờn gia v quỏ trỡnh iu khin h thng QGCN hoc c xỏc nh 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 ) cú bỏn kớnh hp dn nh nht (G 0r nh nht ) s c chn t cỏc tỏc ng iu khin o c v nhng phn ng tng ng ca h (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 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: 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 http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip - 63 - Nguyn Ngc Hoan Lun tt nghip Nguyn Ngc Hoan - 64 - Bng 5.1: S liu quan sỏt vo u, y Bc 1: Chn cỏc tham s ca b SGT: C = { 0, Small, , Large, 1}; H - = { Little} = {h-1} ; q = STT y u ymin = 47.3 umin = 100.0 (Very) = 0.5 = (h1) ; (Little) = 0.5 = (h-1) ; Nh vy : 85.5 250.0 fm(Small) = = 0.5; fm(Large) = 1-fm(Small) = 1-0.5 = 0.5 170.8 500.0 Tớnh toỏn cỏc giỏ tr ng ngha nh lng c s chung cho bin 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 i 14 ymax = 1042.9 umax = 3250.0 H+ = {Very} = { h1} ; p = 1; = 0.5 ; = = 0.5 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 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: 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 http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn (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 Lun tt nghip Bc 3: Loi b cỏc lut khụng nht quỏn trờn c s tớnh toỏn mc hp dn | 1042.9=ymax ca cỏc ng ngha c s (Bng 5.3) | 0.875=y smax Very Large Bng 5.3: Bỏn kớnh hp dn ca cỏc ng ngha c s STT Hỡnh 5.4 Phõn hoch ng ngha bin y h QGCN 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: 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 u Lut Phộp ng ngha nh lng ( Quantitative Semantization ) bin y cú dng: STT Nguyn Ngc Hoan - 66 - Very Large us gn ng ys gn ng Bỏn kớnh ngha c s hp dn G0r ymin = 47.3 Very Small 0.0 y ngha c s umin = 100.0 Very Small 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 http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn 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 r G0 nh nht: lut nhúm lut 3,4,5,6; lut nhúm lut 7,8,9 Lun tt nghip - 68 - Nguyn Ngc Hoan Phộp gii ng ngha nh lng Quantitative Desemantitzation c suy t (5.12) cú dng: Nh vy h lut tng ng vi cỏc quan sỏt vo ca h QGCN bao gm lut, c th hin bng 5.4 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) Bng 5.4: H lut iu khin h QGCN y u = 100 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 ) 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 us Thay cỏc giỏ tr y(1), u(1) vo mụ hỡnh h QGCN (3.1) nhn c kt 0.875 0.75 0.5 0.25 0.125 - ! 0.125 qu: y(2) = 104 Quỏ trỡnh tớnh toỏn trờn õy c lp li cho cỏc chu k iu khin ! 0.25 2,3,cho n t c giỏ tr gúc nghiờng mong mun y* = 950 vi ! ! 0.5 ! ! 0.75 ! 0.875 sai s nh hn sai s cho phộp = 30 Kt qu cui cựng c biu din ys bng 5.5 vi mt s giỏ tr ban u y(1) khỏc 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 (5.14) http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn 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 Lun tt nghip - 70 - Nguyn Ngc Hoan KT LUN y(1) y = y*-y 100 930 20 SGT õy l phng phỏp mi cú th ng dng cho nhiu bi toỏn khỏc 200 925 25 nhau, ú cú bi toỏn iu khin Qua minh c th iu khin 250 940 10 h QGCN cú th thy rng: phng phỏp mi ny cho kt qu khỏ chớnh xỏc, 350 954 tng ng vi phng phỏp lc tham chiu bng [6] v loi b c 450 940 10 nhng lut tha, khụng nht quỏn h lut c chn Ta thy kt qu thu 500 967 17 c phng phỏp ny ging mt cỏch khỏ ngc nhiờn S ging Lun xut phng phỏp to lut t cỏc quan sỏt vo-ra trờn c s 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 http://www.lrc-tnu.edu.vn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Lun tt nghip - 71 - Nguyn Ngc Hoan Lun tt nghip - 72 - Nguyn Ngc Hoan TI LIU THAM KHO HNG NGHIấN CU TIP THEO Ting Vit 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 http://www.lrc-tnu.edu.vn 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 http://www.lrc-tnu.edu.vn [...]... quạt gió cánh nhôm có Trong đó b là chiều dài của xe tải trong trường mô hình trên Ta thấy điều khiển mờ có thể điều khiển thành công xe tải đến vị trí mong muốn hai phần sau: 1 Đối tƣợng điều khiển Trong hệ thống khí động học QGCN thì quạt gió và cánh nhôm được coi là đối Hình 4.1: Hệ thống khí động học Quạt gió – Cánh nhôm tượng điều khiển (ĐTĐK) Đại lượng được điều khiển là góc nghiêng của cánh nhôm. .. với sai số nhỏ hơn sai số cho phép  f = 3% y* = 28.5 Bộ điều khiển mờ trong bảng 4.4 dạng mới và bộ điều khiển P được biểu diễn trong bảng 4.4 với một số giá Bảng 4.4: Hệ luật nhất quán cho bộ điều khiển QGCN trị ban đầu y(1) khác nhau Kết quả cho thấy bộ điều khiển theo tiếp cận u VS S M L VL y VS S M L VL 4.3 Điều khiển hệ quạt gió- cánh nhôm Giả sử phải điều khiển sao cho cánh nhôm đạt đến góc nghiêng... điều khiển (Hệ quạt gió- cánh nhôm) Hệ thống khí động học Quạt gió - Cánh nhôm (QGCN) của hãng KentRidge Instruments [5] bao gồm ba thành phần chính (xem Hình 4.1) : - Quạt gió được gắn trên một đường ray cho phép thay đổi vị trí của quạt - Cánh nhôm được gắn trên trục quay nằm ngang được đỡ bởi hai trụ đứng - Hộp điều khiển với các phần điện tử Trên quan điểm điều khiển học, hệ thống khí động học quạt. .. khiển hệ QGCN [5] cho thấy rằng: phương pháp Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp - 59 - Nguyễn Ngọc Hoan Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Ngọc Hoan - 60 - này xây dựng được một bộ điều khiển thông minh hơn hẳn bộ điều khiển P Chƣơng 5 thông thường và tiện lợi hơn bộ điều khiển mờ truyền thống ĐIỀU KHIỂN HỆ QUẠT GIÓ – CÁNH NHÔM SỬ DỤNG ĐẠI SỐ GIA TỬ... các gia tử (1.25) Nêu ngữ nghĩa của x và hx được biểu thị bằng x < hx, thì  (x < hx); y 1.2 Một số khái niệm cơ bản về đại số gia tử 1.2.1 Đại số gia tử Nếu ngữ nghĩa của x và hx được biểu thị bằng hx < kx, thì hx < kx ta có thể nói ,  bảo toàn quan hệ ngữ nghĩa Suy ra: 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. .. mờ, tìm điều khiển rõ Bước 1: Xác định biến vào, biến trạng thái và biến điều khiển (biến ra) và xác B1 M I N e0 thức chuyên gia) Bước 5: Giải bài toán lập luận xấp xỉ, xác định tập mờ đầu ra điều khiển theo B2 M I N e0 Nguyễn Ngọc Hoan tập mờ điều khiển tạo thành hệ luật điều khiển (bảng điều khiển trên cơ sở tri Bước 3:  B’2 = max min ( A’2, A’2  B2 )  e A22 1 - 40 - Bước 4: Xây dựng quan hệ. .. hợp hai đầu vào Trong hình 3.2 biểu thị một bảng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên S2 http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.2 Ứng dụng trong điều khiển tiến – lùi xe tải Điều khiển lùi xe tải là một bài toán điều khiển phi tuyến Để có được bộ điều khiển thích hợp, đầu tiên ta phải xây dựng được mô hình toán học của hệ thống sau đó thiết kế bộ điều khiển dựa trên lý thuyết điều khiển phi tuyến... Hình 3.5 Cơ sở luật mờ nhất quán cho bài toán điều khiển lùi xe tải B3 Cuối cùng ta sử dụng hệ mờ với cơ chế suy diễn, mờ hoá Singleton và bộ giải mờ trung bình trọng tâm, từ đó thiết kế hệ mờ với các luật ở trong hình -40 0 Hình 3.4 Hàm thuộc sử dụng trong bài toán lùi xe tải  40 3.5 hệ mờ được thiết kế Bây giờ ta sử dụng bộ mờ thiết kế ở trên để điều khiển xe tải Để điều khiển hệ thống đã biết ta... cong c trong X x Y TỬ Gọi fx và fy là các hàm ngữ nghĩa định lượng tương ứng của X và của Y Các hàm này sẽ chuyển đường cong mờ c thành đường cong thực C trong không gian [0,1] x [0,1] Như vây bài toán lập luận mờ được chuyển về bài toán nội duy thông thường Nguyễn Ngọc Hoan - 30 - 2 2.1 Điều khiển mờ 2.1.1 Cấu trúc hệ điều khiển mờ với Fuzzifier và Defuzzifier nhờ hàm định lượng đại số gia tử Có thể... quan hệ mờ giữa các tập mờ đầu vào, tập mờ trạng thái và Mô hình B xử lý với giá trị đầu vào e0 và e như sau: e Luận văn tốt nghiệp Bước 2: Tính toán các giá trị định lượng ngữ nghĩa của biến đầu vào, biến trạng thái và biến điều khiển (áp các gia tử lên các khoảng làm việc của các biến) Bước 3: (Tương đương với bước 3 và 4 ở trên) Chuyển luật điều khiển mờ sang luật điều khiển với các tham số ngữ