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

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 robot

Cánh 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 :

•

(y,z)

•

(y1,z1)

Sai lệch theo trục tọa ñộ Y và sai lệch heo trục tọa ñộ Z là

∆y = y1 - y

∆z = z1 - z

Ngồi ra , chúng ta còn có thể xác dònh sai lệch theo trục tọa ñộ Y và sai lệch theo trục tọa ñộ Z theo phöông pháp gián tiếp nhö sau :

-Xác ñònh sai lệch theo trục tọa ñộ Y:

Do sai lệch theo trục tọa ñộ Y và sai lệch theo trụ tọa ñộ Z ñộc lập với nhau nên khi xác ñònh sai lệch heo trục Y ta không cần quan tâm ñến sai lệch theo trục Z Ñể ñôn giản , ta giả sử sai lệch theo trục tọa ñộ Z là không có (∆Z=0)

Tại vò trí có ∆y = 0 (y1 = y) ,chúng ta có :

θ1 = θ1d = 90°

θ2 = θ2d = 90°

Eθ 1 = θ1d - θ1 = 0

Eθ 2 = θ2d - θ2 = 0

Trong ñó θ1d và θ2d là giá trò của θ1 và θ2 tính tại vò trí có ∆y = 0

θ2 θ1

•

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

Eθ 2 = θ2d - θ2 > 0

Y

Z

θ2 θ1

•

B(y1=y,z1=z)

O

•

A(y,z)

•

B(y1=y,z1=z) A(y,z)•

Ta thấy rằng trong cả ba tröờng hợp Eθ 1 = -Eθ 2 Nếu chiều dài ñoạn thẳng OB không thay ñổi thì giá trò của Eθ 1 và Eθ 2 chæ phụ huộc vào ∆y Do ñó ta có thể xác ñònh ∆y thông qua cặp giá trò Eθ 1 và Eθ 2

-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°

Eθ 1 = θ1d - θ1 = 0

Eθ2 = θ2d - θ2 = 0

Trong ñó θ1d và θ2d là giá trò của θ1 và θ2 tính tại vò trí có ∆z = 0

θ1

θ2

•

A(y,z) B(y1=y,z1=z) O

Tại vò trí có ∆z > 0 (z1 > z) ,chúng ta có :

θ1 < 45°

θ2 < 45°

Eθ 1 = θ1d - θ1 > 0

Eθ 2 = θ2d - θ2 > 0

Y

θ2 θ1

•

B(y1=y,z1=z)

O

•

A(y,z)

•

B(y1=y,z1=z)

•

A(y,z)

Ta thấy rằng trong cả ba tröờng hợp Eθ 1 = Eθ 2 Nếu chiều dài ñoạn thẳng OA không thay ñổi thì giá trò của Eθ 1 và Eθ 2 chæ phụ huộc vào ∆z Do ñó ta có thể xác ñònh ∆z thông qua cặp giá trò Eθ 1 và Eθ 2

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 Eθ 1 và Eθ 2

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

θ 1

µ

θ 2

µ

-7 -5 -3 -2 0 2 3 5 7 EZ

-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 lớn

Do ∆y và Eθ 1 , Eθ 2 , EY có mối quan hệ nhö sau :

∆y Eθ 1 Eθ 2 EY

Kết 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 Eθ 1 , Eθ 2 , EZ có mối quan hệ nhö sau :

∆z Eθ 1 Eθ 2 EZ

= 0 = 0 = 0 = 0

Kết 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 Eθ 1 is NB and Eθ 2 is NB Then EZ is PB

+ Luật 2 : If Eθ 1 is NM and Eθ 2 is NM Then EZ is PM

+ Luật 3 : If Eθ 1 is ZE and Eθ 2 is ZE Then EZ is ZE

+ Luật 4 : If Eθ 1 is PM and Eθ 2 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 :

Eθ1

Eθ2

NS

PS