5. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.2.THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ
Sau khi có đƣợc mô hình toán của hệ thống nâng từ, ở phần tiếp theo chúng tôi sẽ tiến hành thiết kế bộ điều khiển mờ để thử nghiệm xem bộ điều
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
32
khiển mờ có điều khiển đƣợc hệ thống nâng từ hay không. Trên cơ sở đó chúng tôi sẽ có kinh nghiệm thiết kế bộ điều khiển mờ cho hệ thống nâng từ thực.
2.2.1.Thiết kế hệ mờ bằng công cụ Fuzzy trong Matlab
Một bộ điều khiển mờ có thể đƣợc thiết kế v à mô p h ỏ n g dễ dàng trên phần mềm Matlab sử dụng lệnh Fuzzy, giúp cho việc thiết kế, mô phỏng, kiểm tra và hiệu chỉnh bộ điều khiển mờ một cách thuận tiện. Để thiết kế bộ điều khiển mờ trong hộp công cụ này ta có thể thực hiện thông qua các giao diện đồ họa, sau khi tạo cửa sổ bằng câu lệnh này trên màn hình hiện ra cửa sổ. Bộ điều khiển này chƣa đƣợc đặt tên và chỉ có một đầu vào Input1, một đầu ra Output1. Để chọn mô hình mờ, vào menu File, New FIS chọn mô hình mờ Mamdani (hình 2.2). Matlab hỗ trợ hai loại mô hình mờ là Mamdani và Sugeno. Trong luận văn này chúng tôi sử dụng mô hình mờ thứ nhất.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Hình 2.2: Giao diện thiết kế mô hình mờ Mamdani
Sau khi đã có mô hình mờ, tiến hành soạn thảo các hàm liên thuộc vào/ra, các luật điều khiển. Vào biểu tƣợng input1 màu vàng, chọn Edit, Add MFs để thêm hàm liên thuộc. Chọn các hàm liên thuộc cho biến đầu vào input1 (màu vàng) và đầu ra output1 (màu xanh).
Chọn số hàm liên thuộc cho biến đầu vào input1 là 3, có dạng hình tam giác. 3 tập mờ đầu vào là mf1, mf2, mf3 hoặc có thể chọn số tập mờ tùy theo yêu cầu của bài toán.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
34
Hình 2.3: Giao diện các tập mờ đầu vào
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Để thay đổi hình dạng một hàm liên thuộc nào đó kích chuột vào nó sẽ chuyển sang màu đỏ, sau đó kích chuột vào hộp thoại Params để khai báo tham số của hàm liên thuộc và đặt tên trong Name cho hàm liên thuộc. Vào hộp thoại Range nhập dải giá trị cho tín hiệu đầu vào (hoặc ra). Thay đổi dạng hàm liên thuộc trong Type.
Hình 2.5: Giao diện soạn thảo đầu vào
Nhƣ vậy ta đã có tập mờ vào/ra. Để soạn thảo luật hợp thành bấm chuột vào khối Mamdani màu đen trong hình 2.6, sau đó sẽ hiện ra cửa sổ (luật hợp thành) có 3 tập mờ đầu vào mf1, mf2, mf3 và 3 tập mờ đầu ra mf1, mf2, mf3. Nếu tín hiệu đầu vào thuộc tập mờ mf1, ta chọn tập mờ đầu ra là mf1, mỗi l ầ n soạn xong một luật chọn Add rule để xác nhận, tƣơng tự chọn các luật mờ còn lại. Việc lựa chọn số lƣợng, dạng và vị trí các hàm liên thuộc hoàn toàn dựa trên cơ sở kinh nghiệm và hiểu biết về đối tƣợng thực.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
36
Hình 2.6: Giao diện soạn thảo luật mờ
Từ Menu chọn View ta có thể xem đồ thị đƣờng đặc tính của bộ mờ (nhƣ hình 2.7)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Muốn quan sát hoạt động của bộ mờ, chọn View Rules. Tín hiệu đầu vào Input1 = 0, tín hiệu đầu ra Output1 = 0. Ta có thể tìm quan hệ đầu vào/ra của bộ mờ qua đồ thị. Từ ô Input1 có thể nhập các giá trị biến đầu vào và ta có thể quan sát đƣợc các giá trị của biến đầu ra nhƣ hình 2.8. Nhƣ vậy bộ điều khiển mờ đã đƣợc thiết kế.
Hình 2.8: Giao diện mô phỏng quá trình hoạt động của bộ mờ
Sau khi thiết kế xong bộ điều khiển, ta lƣu lại thành một file có đuôi là
fis chẳng hạn là myfis.fis. Sau đó đƣa ra workspace thông qua lệnh export to workspace. Trong Simulink ta có thể sử dụng bộ mờ này bằng cách sử dụng khối điều khiển mờ và khai báo với tên là myfis.