Hệ thống K
4.2.2 Cấu trúc bộ điều khiển mờ trực tiếp
Hoạt động của một bộ điều khiển mờ phụ thuộc vào kinh nghiệm và phương pháp rút ra kết luận theo tư duy của con người sau đó được cài đặt vào máy tính trên cơ sở logic mờ.
Sơ đồ khối của bộ điều khiển mờ trình bày ở hình 4.3 gồm thành phần chính là bộ điều khiển mờ cơ bản với ba khối chức năng là mờ hóa, hệ quy tắc và giải mờ. Thực tế, trong một số trường hợp khi ghép bộ điều khiển mờ vào hệ thống điều khiển cần thêm hai khối tiền xử lý và hậu xử lý.
Hệ quy tắc Phương pháp suy diễn Giải mờ Hậu xử lý Mờ hóa Tiền xử lý
Hình 4.3: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển mờ.
Các bước khối trong hệ thống điều khiển mờ:
Khối mờ hóa (fuzzifier): mờ hóa và các khâu hiệu chỉnh như tỷ lệ, tích phân,vi phân…suy diễn mờ (fuzzy inference engine): sự triển khai luật hợp thành R.
Khối giải mờ (defuzzifier): khâu giải mờ và các khâu giao diện trực tiếp với đối tượng.
Nguyên tắc tổng hợp một bộ điều khiển mờ hoàn toàn dựa vào những phương pháp toán học trên cơ sở định nghĩa các biến ngôn 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 dấu phẩy động với độ chính xác cao nên chúng hoàn toàn đáp ứng được các yêu cầu của một bài toán điều khiển "rõ ràng" và "chính xác".
Rất khó có thể đưa ra được phương pháp thiết kế hệ thống điều khiển mờ tổng quát. Một bộ điều khiển mờ được thiết kế tốt hay không hoàn toàn phụ thuộc vào kinh nghiệm của người thiết kế. Sau đây là các bước đề nghị về trình tự thiết kế một hệ điều khiển mờ:
Bước 1: Xác định tất cả các biến ngôn ngữ vào/ra (và biến trạng thái, nếu cần) của đối tượng.
Bước 2: Chuẩn hóa biến vào, biến ra về miền giá trị [0, 1] hoặc [-1, 1] để sau này có thể lập trình dễ dàng bằng vi xử lý hoặc tích hợp vào các hệ PLC. Bước 3: Định nghĩa các tập mờ trên tập cơ sở đã chuẩn hóa của các biến, và
31
gán cho mỗi tập mờ một giá trị ngôn ngữ. Số lượng, vị trí và hình dạng của các tập mờ tùy thuộc vào từng ứng dụng cụ thể. Một đề nghị là nên bắt đầu bằng 3 tập mờ có dạng hình tam giác cho mỗi biến và các tập mờ này nên được phân hoạch mờ. Nếu không thỏa mãn yêu cầu thì có thể tăng số lượng tập mờ, thay đổi hình dạng.
Bước 4: Gán các quan hệ giữa tập mờ ngõ vào và ngõ ra, bước này xây dựng được hệ quy tắc mờ. Bước này có thể thực hiện tốt nếu người thiết kế có kinh nghiệm về các phát triển ngôn ngữ mô tả đặc tính động của đối tượng và các hệ quy tắc mờ thông dụng.
Bước 5: Chọn phương pháp suy diễn mờ trong thực tế người ta thường chọn phương pháp suy diễn cục bộ nhằm đơn giản hóa trong việc tính toán và áp dụng công thức hợp thành MAX-MIN hay MAX-PROD.
Bước 6: Chọn phương pháp giải mờ và tối ưu hoá. Trong điều khiển người ta thường chọn phương pháp giả mờ “thỏa hiệp” như phương pháp trọng tâm, phương pháp trung bình có trọng số…
Những lưu ý khi thiết kế bộ điều khiển mờ:
Không bao giờ dùng điều khiển mờ để giải quyết bài toán mà có thể dễ dàng thực hiện bằng bộ điều khiển kinh điển.
Không nên dùng bộ điều khiển mờ cho các hệ thống cần độ an toàn cao. Thiết kế bộ điều khiển mờ phải được thực hiện qua thực nghiệm.