Các bước tổng hợp bộ điều khiển mờ

Để xây dựng một bộ điều khiển mờ cô bản , chúng ta thực hiện các bước sau: w Xác định các biến đầu vào và đầu ra của bộ điều khiển w Định nghĩa các tập mờ cho các biến đầu vào và đ

LuLuận văn tốt nghiệp GVHD : Nguyễn Thiện Thànận văn tốt nghiệp GVHD : Nguyễn Thiện Thàn________________________________________________________________________________________________________________________________4.1 CÁC BÖỚC TỔNG HỢP BỘ ÑIỀU KHIỂN MỜ :để xây dựng một bộ điều khiển mờ cô bản , chúng ta thực hiện các bước sau:  Xác định các biến đầu vào và đầu ra của bộ điều khiển  Định nghĩa các tập mờ cho các biến đầu vào và đầu ra : -Phân chia không gian xác định các biến đầu vào và dầu ra thành những đoạn giá trò khác nhau ( fuzzy partition ) . -Dùng các biến ngôn ngữ ñại diện cho cho các ñoạn giá trò và ñònh nghóa hàm liên thuộc cho các biến ngôn ngữ ñó . Thông thöờng các tập mờ ñöợc chọn có hàm liên thuộc dạng tam giác hoặc hình thang và các tập mờ có hàm liên thuộc phủ lên nhau .  Xây dựng các qui luật ñiều khiển  Lựa chọn luật hợp thành : thông thöờng ngöời ta sử dụng một trong hai luật hợp thành max-min hoặc max-product .  Lựa chọn phöông pháp giải mờ : có thể lựa chọn một trong các phöông pháp sao cho có thể ñáp ứng yêu cầu về chất löợng của hệ thống .  Tối öu hệ thống 4.2 THIẾT KẾ BỘ ÑIỀU KHIỂN MỜ CHO CÁNH TAY ROBOT :Mô tả tổng quát về hoạt ñộng của cánh tay robotCánh tay robot có không gian làm việc là một niền nằm trong mặt phẳng YZ của hệ rục tọa ñộ Ñề-các . Do kết cấu cô khí , không gian làm việc của cánh tay robot sẽ bò giới hạn . Cánh tay robot chæ có thể di chuyển ñến một vò trí bên trong không gian làm việc của nó và không thể di chuyển ñến một ñiểm bên ngồi không gian làm việc .Trong mỗi chu kỳ hoạt ñộng , cánh tay robot sẽ ñöợc ra lệnh di chuyển ñến một vò trí bên trong không ian làm việc của nó gọi là vò trí hoạch ñònh . Ñể thực hiện công việc này , bộ ñiều khiển của cánh tay robot sẽ so sánh vò trí hiện tại của cánh tay robot với vò trí hoạch ñònh ñể xác ñònh sai lệch của hai vò trí . Tùy theo mức ñộ sai lệch lớn hay nhỏ , bộ ñiều khiển sẽ quyết ñònh khoảng dòch chuyển của cnh1 tay robot ñể cánh tay robot tiến dần ñến vò trí hoạch ñònh .Có nhiều cách thể hiện sai lệch giữa giữa vò trí hoạch ñònh và vò trí hiện tại của cánh tay robot . Một trong những phöông pháp ñôn giản nhất là xác ñònh trực tiếp ñộ sai lệch theo trục tọa ñộ Y và ñộ sai theo trục tọa ñộ Z .Giả sử , vò trí hoạch ñònh và vò trí hiện tại của robot ñöợc biểu diễn ở hình vẽ sau :________________________________________________________________________________________________________________________________SVTH : SSVTH : Sú Hồng Kiệt Trang ú Hồng Kiệt Trang 5555 LuLun vn tt nghip GVHD : Nguyn Thin Thnn vn tt nghip GVHD : Nguyn Thin Thn________________________________________________________________________________________________________________________________Vũ trớ hieọn taùiVũ trớ hoaùch ủũnhYZ(y,z)(y1,z1)Sai lch theo trc ta ủ Y v sai lch heo trc ta ủ Z l y = y1 - y z = z1 - zNgi ra , chỳng ta cũn cú th xỏc dũnh sai lch theo trc ta ủ Y v sai lch theo trc ta ủ Z theo phửụng phỏp giỏn tip nhử sau :-Xỏc ủũnh sai lch theo trc ta ủ Y:Do sai lch theo trc ta ủ Y v sai lch theo tr ta ủ Z ủc lp vi nhau nờn khi xỏc ủũnh sai lch heo trc Y ta khụng cn quan tõm ủn sai lch theo trc Z . ẹ ủụn gin , ta gi s sai lch theo trc ta ủ Z l khụng cú (Z=0) . Ti vũ trớ cú y = 0 (y1 = y) ,chỳng ta cú : 1 = 1d = 90 2 = 2d = 90 E1 = 1d - 1 = 0 E2 = 2d - 2 = 0Trong ủú 1d v 2d l giỏ trũ ca 1 v 2 tớnh ti vũ trớ cú y = 0________________________________________________________________________________________________________________________________SVTH : SSVTH : Sỳ Hng Kit Trang ỳ Hng Kit Trang 5656 LuLuận văn tốt nghiệp GVHD : Nguyễn Thiện Thànận văn tốt nghiệp GVHD : Nguyễn Thiện Thàn________________________________________________________________________________________________________________________________YZθ2θ1•B(y1=y,z1=z)A(y,z)O Tại vò trí có ∆y > 0 (y1 > y) ,ta có : θ1 > 90° θ2 < 90° Eθ1 = θ1d - θ1 < 0 Eθ2 = θ2d - θ2 > 0YZθ2θ1•B(y1=y,z1=z)O•A(y,z)Tại vò trí có ∆y < 0 (y1 < y) ,ta có : θ1 < 90° θ2 > 90° Eθ1 = θ1d - θ1 > 0 Eθ2 = θ2d - θ2 < 0________________________________________________________________________________________________________________________________SVTH : SSVTH : Sú Hồng Kiệt Trang ú Hồng Kiệt Trang 5757 LuLuận văn tốt nghiệp GVHD : Nguyễn Thiện Thànận văn tốt nghiệp GVHD : Nguyễn Thiện Thàn________________________________________________________________________________________________________________________________YZθ2θ1•B(y1=y,z1=z)O•A(y,z)Ta thấy rằng trong cả ba tröờng hợp Eθ1 = -Eθ2 . Nếu chiều dài ñoạn thẳng OB không thay ñổi thì giá trò của Eθ1 và Eθ2 chæ phụ huộc vào ∆y . Do ñó ta có thể xác ñònh ∆y thông qua cặp giá trò Eθ1 và Eθ2 .-Xác ñònh sai lệch theo trục tọa ñộ Z: cũng giống nhö khi xác ñònh sai lệch heo trục tọa ñộ Y , khi xác ñònh sai lệch theo trục tọa ñộ Z ta cũng không quan tâm ñến ∆y và ñể ñôn giản ta giả sử ∆y = 0 .Tại vò trí có ∆z = 0 (z1 = z) ,chúng ta có : θ1 = θ1d = 45° θ2 = θ2d = 45° Eθ1 = θ1d - θ1 = 0 Eθ2 = θ2d - θ2 = 0Trong ñó θ1d và θ2d là giá trò của θ1 và θ2 tính tại vò trí có ∆z = 0________________________________________________________________________________________________________________________________SVTH : SSVTH : Sú Hồng Kiệt Trang ú Hồng Kiệt Trang 5858 LuLuận văn tốt nghiệp GVHD : Nguyễn Thiện Thànận văn tốt nghiệp GVHD : Nguyễn Thiện Thàn________________________________________________________________________________________________________________________________YZθ1θ2•A(y,z)B(y1=y,z1=z)OTại vò trí có ∆z > 0 (z1 > z) ,chúng ta có : θ1 < 45° θ2 < 45° Eθ1 = θ1d - θ1 > 0 Eθ2 = θ2d - θ2 > 0YZθ2θ1•B(y1=y,z1=z)O•A(y,z)Tại vò trí có ∆z < 0 (z1 < z) ,chúng ta có : θ1 > 45° θ2 > 45° Eθ1 = θ1d - θ1 < 0 Eθ2 = θ2d - θ2 < 0________________________________________________________________________________________________________________________________SVTH : SSVTH : Sú Hồng Kiệt Trang ú Hồng Kiệt Trang 5959 LuLuận văn tốt nghiệp GVHD : Nguyễn Thiện Thànận văn tốt nghiệp GVHD : Nguyễn Thiện Thàn________________________________________________________________________________________________________________________________YZθ2θ1•B(y1=y,z1=z)O•A(y,z)Ta thấy rằng trong cả ba tröờng hợp Eθ1 = Eθ2 . Nếu chiều dài ñoạn thẳng OA không thay ñổi thì giá trò của Eθ1 và Eθ2 chæ phụ huộc vào ∆z . Do ñó ta có thể xác ñònh ∆z thông qua cặp giá trò Eθ1 và Eθ2 .4.2.2 THIẾT KẾ BỘ ÑIỀU KHIỂN MỜ CHO CÁNH TAY ROBOT :-Ñầu vào và ñầu ra của bộ ñiều khiển mờ : Bộ ñiều khiển mờ cho cánh tay robot sẽ nhận vào giá trò sai lệch giữa vò trí hoạch ñònh và vò trí hiện tại của cánh tay robot . Tùy theo sai lệch giữa hai vò trí này , bộ ñiều khiển sẽ co cánh tay robot di chuyển một khoảng cách phù hợp ñể cánh tay robot tiến dần ñến vò trí hoạch ñònh . Do ñó , ñầu vào của bộ ñiều khiển sẽ là sai lệch giữa vò trí hoạch ñònh và vò trí hiện tại của cánh tay robot , ñầu ra của bộ ñiều khiển sẽ là khoảng cách mà cánh tay robot cần di chuyển .Sai lệch giữa vò trí hoạch ñònh và vò trí hiện tại của cánh tay robot ñöợc xác ñònh gián tiếp thông qua góc sai lệch Eθ1 và Eθ2 . Nhö vậy ñầu vào của bộ ñiều khiển sẽ là Eθ1 và Eθ2 .Ñầu ra của bộ ñiều khiển là ñộ dòch chuyển theo trục tọa ñộ Y và ñộ dòch chuyển theo trục tọa ñộ Z ñöợc ký hiệu là EY và EZ .-Ñònh nghóa các tập mờ cho ñầu vào và ñầu ra của bộ ñiều khiển :Các biến ñầu vào Eθ1 , Eθ2 và các biến ñầu ra EY , EZ sẽ có 7 tập mờ của các biến ngôn ngữ sau +NB : Negative Big , Aâm nhiều +NM : Negative Medium , Aâm vừa +NS : Negative Small , Aâm ít +ZE : Zero +PS : Positive Small , Döông ít +PM : Positive Mediun , Döông vừa________________________________________________________________________________________________________________________________SVTH : SSVTH : Sú Hồng Kiệt Trang ú Hồng Kiệt Trang 6060 LuLuận văn tốt nghiệp GVHD : Nguyễn Thiện Thànận văn tốt nghiệp GVHD : Nguyễn Thiện Thàn________________________________________________________________________________________________________________________________ +PB : Positive Big , Döông nhiềuHàm liên thuộc của các tập mờ sẽ ñöợc ñònh nghóa nhö hình vẽ sauµNB NM NS 1 ZE PS PM PB-6 -4 -2 0 2 4 6Eθ1µNB NM NS 1 ZE PS PM PB-6 -4 -2 0 2 4 6Eθ2µNB NM NS 1 ZE PS PM PB-7 -5 -32023EY5 7________________________________________________________________________________________________________________________________SVTH : SSVTH : Sú Hồng Kiệt Trang ú Hồng Kiệt Trang 6161 LuLuận văn tốt nghiệp GVHD : Nguyễn Thiện Thànận văn tốt nghiệp GVHD : Nguyễn Thiện Thàn________________________________________________________________________________________________________________________________µNB NM NS 1 ZE PS PM PB-7 -5-3 -2 0 23EZ5 7-Bộ luật ñiều khiển : áp dụng suy diễn mang tính tự nhiên của con ngöời , chiến löợc hiệu chænh cánh tay robot ñöợc chọn nhö sau : + Nếu không có sai lệch Thì cánh tay robot không di chuyển + Nếu sai lệch ít Thì cánh tay robot không di chuyển + Nếu sai lệch vừa Thì cánh tay robot di chuyển khoảng cách vừa + Nếu sai lệch lớn Thì cánh tay robot di chuyển khoảng cách lớnDo ∆y và Eθ1 , Eθ2 , EY có mối quan hệ nhö sau :∆y Eθ1Eθ2EY< 0 > 0 < 0 >0= 0 = 0 = 0 = 0> 0 < 0 > 0 < 0Kết hợp quan hệ trên với chiến löợc hiệu chænh , ta xác ñònh khoảng dòch chuyển của cánh tay robot theo trục tọa ñộ Y + Luật 1 : If Eθ1 is NB and Eθ2 is PB Then EY is NB + Luật 2 : If Eθ1 is NM and Eθ2 is PM Then EY is NM + Luật 3 : If Eθ1 is ZE and Eθ2 is ZE Then EY is ZE + Luật 4 : If Eθ1 is PM and Eθ2 is NM Then EY is PM + Luật 5 : If Eθ1 is PB and Eθ2 is NB Then EY is PB Töông tự do ∆z và Eθ1 , Eθ2 , EZ có mối quan hệ nhö sau :∆z Eθ1Eθ2EZ________________________________________________________________________________________________________________________________SVTH : SSVTH : Sú Hồng Kiệt Trang ú Hồng Kiệt Trang 6262 LuLuận văn tốt nghiệp GVHD : Nguyễn Thiện Thànận văn tốt nghiệp GVHD : Nguyễn Thiện Thàn________________________________________________________________________________________________________________________________< 0 < 0 < 0 >0= 0 = 0 = 0 = 0> 0 > 0 > 0 < 0Kết hợp quan hệ trên với chiến löợc hiệu chænh , ta xác ñònh khoảng dòch chuyển của cánh tay robot theo trục tọa ñộ + Luật 1 : If Eθ1 is NB and Eθ2 is NB Then EZ is PB + Luật 2 : If Eθ1 is NM and Eθ2 is NM Then EZ is PM + Luật 3 : If Eθ1 is ZE and Eθ2 is ZE Then EZ is ZE + Luật 4 : If Eθ1 is PM and Eθ2 is PM Then EZ is NM + Luật 5 : If Eθ1 is PB and Eθ2 is PB Then EZ is NB Bảng luật ñiều khiển theo trục tọa ñộ Y : Eθ1Eθ2NB NM NS ZE PS PM PBNB PBNM PMNSZE ZEPSPM NMPB NBBảng luật ñiều khiển theo trục tọa ñộ 4 : Eθ1Eθ2NB NM NS ZE PS PM PBNB PBNM PM________________________________________________________________________________________________________________________________SVTH : SSVTH : Sú Hồng Kiệt Trang ú Hồng Kiệt Trang 6363 LuLuận văn tốt nghiệp GVHD : Nguyễn Thiện Thànận văn tốt nghiệp GVHD : Nguyễn Thiện Thàn________________________________________________________________________________________________________________________________NSZE ZEPSPM NMPB NB ________________________________________________________________________________________________________________________________SVTH : SSVTH : Sú Hồng Kiệt Trang ú Hồng Kiệt Trang 6464 . Thàn________________________________________________________________________________________________________________________________4.1 CÁC BÖỚC TỔNG HỢP BỘ ÑIỀU KHIỂN MỜ :để xây dựng một bộ điều khiển mờ cô bản , chúng ta thực hiện các bước sau:  Xác định các biến đầu. trò Eθ1 và Eθ2 .4.2.2 THIẾT KẾ BỘ ÑIỀU KHIỂN MỜ CHO CÁNH TAY ROBOT :-Ñầu vào và ñầu ra của bộ ñiều khiển mờ : Bộ ñiều khiển mờ cho cánh tay robot sẽ nhận