Điểm mạnh cơ bản của điều khiển mờ so với kỹ thuật điều khiển kinh điển là nú ỏp dụng rất hiệu quả trong cỏc quỏ trỡnh chưa được xỏc định rừ hay khụng thể đo đạc chớnh xỏc, cỏc quỏ trỡnh được điều khiển ở điều kiện thiếu thụng tin. Điều khiển mờ đó tớch hợp kinh nghiệm của cỏc chuyờn gia để điều khiển mà khụng cần hiểu biết nhiều về cỏc thụng số của hệ thống.
Điều khiển mờ chiếm một vị trớ quan trọng trong điều khiển học kỹ thuật hiện đại, đến nay điều khiển mờ đó là một phương phỏp điều khiển nổi bật bởi tớnh linh hoạt và đó thu được những kết quả khả quan trong nghiờn cứu, ứng dụng lý thuyết tập mờ, logic mờ và suy luận mờ. Những ý tưởng cơ bản trong hệ điều khiển logic mờ là tớch hợp kiến thức của cỏc chuyờn gia trong thao tỏc vào cỏc bộ điều khiển trong quà trỡnh điều khiển, quan hệ giữa cỏc đầu vào và đầu ra của hệ điều khiển logic mờ được thiết lập thụng qua việc lựa chọn cỏc luật điều khiển mờ ( như luật IF - THEN ) trờn cỏc biến ngụn ngữ. luật điều khiển IF – THEN là một cấu trỳc điều khiển dạng Nếu – Thỡ, trong đú cú một từ được đặc trưng bởi cỏc hàm liờn thuộc liờn tục. Cỏc luật mờ và cỏc thiết bị suy luận mờ là những cụng cụ gắn liền với việc sử dụng kinh nghiệm chuyờn gia trong việc thiết kế cỏc bộ điều khiển.
So với cỏc giải phỏp kỹ thuật từ trước tới nay được ỏp dụng để tổng hợp cỏc hệ thống điều khiển bằng điều khiển mờ cú những ưu điểm rừ rệt sau:
- Khối lượng cụng việc thiết kế giảm di nhiều do khụng cần sử dụng mụ hỡnh đối tượng trong việc tổng hợp hệ thống.
- Bộ điều khiển mờ để dễ hiểu hơn so với cỏc bộ điều khiển khỏc ( cả về kỹ thuật ) và dễ dàng thay đổi..Đối với cỏc bài toỏn thiết kế cú độ phức tạp cao, giải phỏp dựng bộ điều khiển mờ cho phộp giảm khối lượng tớnh toỏn và giỏ thành sản phẩm.
- Trong nhiều trường hợp bộ điều khiển mờ làm việc ổn định hơn, bền vững hơn khả năng chống nhiễu cao hơn và chất lượng điều khiển cao hơn .
64 Dương Mạnh Hoà
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Ngày nay, với tốc độ phỏt triển vượt bậc của tin học và sự tương đối hoàn thiện của lý thuyết điều khiển đó chắp cỏnh cho sự phỏt triển đa dạng và phong phỳ của cỏc hệ điều khiển mờ. Tuy nhiờn vấn đề tổng hợp được một bộ điều khiển mờ một cỏch chặt chẽ và ứng dụng cho một đối tượng cụ thể nhằm nõng cao chất lượng điều khiển đang là sự quan tõm của nhiều nhà nghiờn cứu.
2.3.2.1Sơ đồ khối của bộ điều khiển mờ.
Cấu trỳc chung của bộ điều khiển mờ gồm bốn khối: khối mờ hoỏ, khối hợp thành, khối kuật mờ và khối giải mờ. ( Hỡnh 2.12 )
Hỡnh 2.18: sơ đồ khối của bộ điều khiển mờ.
Khối luật mờ và khối hợp thành là phần cốt lừi của bộ điều khiển mờ vỡ nú cú khả năng mụ phỏng những suy nghĩ, suy đoỏn của con người để đạt được mục tiờu điều khiển mong muốn.
Trong điều khiển logic mờ, kinh nghiệm chuyờn gia cựng cỏc kỹ năng, kỹ xảo đúng vai trũ quan trọng trong việc lựa chọn cỏc biến trạng thỏi và biến điều khiển. Cỏc biến vào của bộ điều khiển logic mờ thưũng là trạng thỏi, sai lệch trạng thỏi, đạo hàm sai lệch trạng thỏi, tớch phõn sai lệch.v.v ..
Số lượng cỏc tập mờ là trọng tõm cần lưu ý khi thiết kế cỏc hệ điều khiển logic mờ. Trong một miền giỏ trị ta cú thể chọn số tập mờ khỏc nhau, thụng thường miền giỏ trị mờ đầu vào được chia thành nhiều tập mờ gối lờn nhau. Thường người ta chia số tập mờ tự 3 đến 9 giỏ trị, số lượng cỏc tập mờ đầu vào xỏc định số lượng lớn nhất cỏc luật điều khiển mờ trong hệ điều khiển logic mờ.
65 Dương Mạnh Hoà
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Khối hợp thành cú nhiệm vụ đưa vào tập mờ đầu vào (trong tập cơ sở U ) và tập cỏc luật mờ( do người thiết kế đặt ra ) để tạo thành tập mờ đầu ra ( trong tập cơ sở V ). Hay núi cỏch khỏc là nhiệm vụ của khối hợp thành là thực hiện ỏnh xạ tập mờ đầu vào ( trong U ) thành tập mờ đầu ra ( trong V ) theo cỏc luật mờ đó cú.
Cỏc nguyờn lý logic mờ được ỏp dụng trong khối hợp thành để tổ hợp từ cỏc luật mờ IF – THEN trong luật mờ cơ bản thành thao tỏc gỏn một tập mờ A‟ ( trong U ) tới tập mờ B‟ ( trong V ). Ta đó biết rằng cỏc luật mờ IF - THEN được diễn giải thành cỏc quan hệ mờ trong khụng gian nền U x V.
Khi dựng quy tắc MAX – MIN thỡ dấu “ *” được thay thế bằng cỏch lấy cực tiểu.
Khi dựng quy tắc MAX – PROD thỡ dấu “ *” được thực hiện bằng phộp nhõn bỡnh thường.
Cỏc luật mờ cơ bản là tập hợp cỏc luật mờ IF – THEN được xõy dựng trờn cỏc biến ngụn ngữ, cỏc luật mờ này được đặc trưng cho mối liờn hệ giữa đầu vào và đầu ra của hệ, nú là trỏi tim của hệ điờu khiển logic mờ. Sử dụng luật mờ cơ bản này làm cụng cụ để suy luận và đưa ra cỏc đỏp ứng một cỏch cú hiệu quả.
Ta xột hệ mờ với nhiều đầu vào và một đầu ra ( hệ MISO ) với U = U1xU2x….xUn Rn. Nếu hệ cú m đầu ra từ y1, y2,…..yn thỡ cú thể phõn thành m hệ mỗi hệ cú n đầu vào và một đầu ra.
Luật cơ sở là luật cú dạng sau:
Ru(1): Nếu x1 là An1 Và…Và xn là An1Thỡ y là B1 ( 2.18 ) Trong đú Ai1
là B1 là cỏc tập hợp mờ trong U1 Rn vàV R, nếu cú M luật mờ cơ sở thỡ 1 = 1,2,…,M.
Luật mờ trờn là luật mờ chớnh tắc, từ luật mờ chớnh tắc trờn cú một số mệnh khỏc bổ trợ khỏc.
Giải mờ được định nghĩa như gỏn một tập mờ B‟ trong V R ( Là đầu ra của thiết bị hợp thành ) với một giỏ trị rừ y* V. Như vậy phộp giải mờ là cụ
thể hoỏ một điểm trong V mà nú cú thể hiện rừ nhất tập mờ B‟ . Tuy nhiờn tập mờ B‟ được xõy dựng theo cỏc cỏch khỏc nhau.
66 Dương Mạnh Hoà
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Để chọn phương phỏp giải mờ thớch hợp ta cú thể dựa vào cỏc tiờu chuẩn sau đõy:
- Tớnh tin cậy: Điểm y*
phải đại diện cho tập mờ B‟ một cỏch trực giỏc, vớ dụ cú thể nằm ở gần giữa miền xỏc định của tập mờ B hoặc là điểm của hàm liờn thuộc cao nhất trong B.
- Đơn giản trong tớnh toỏn: đõy là tiờu chuẩn quan trọng vỡ trong điều khiển mờ cỏc tớnh toỏn đều làm việc trong chế độ thời gian thực.
- Tớnh liờn tục: Thể hiện ở việc làm khi cú sự thay đổi nhỏ trong B‟ sẽ khụng gõy sự biến đổi lớn trong y*
.