3.2.1. Chuẩn bị một Project cho việc khai báo bộ điều khiển mờ bằng FCPA
Chương trình FCPA (Fuzzy Control Parameter Assignment) là phần mềm hỗ trợ việc tạo lập bộ điều khiển mờ cho PLC Simatic S7_300.
Muốn sử dụng FCPA trước hết ta phải cài đặt FCPA trên máy tính cá nhân. Việc cài đặt thành công FCPA đòi hỏi:
- Có ít nhất 1Mbytes còn trống trong ổ cứng. - Chạy dưới hệ điều hành Window 95/98 hay NT.
Toàn bộ chương trình gốc của FCPA gồm 2 phần Fuzzy/Tool và
Fuzzy/FB với dung lượng tổng cộng là 2.27 MB. Để cài đặt, ta gọi tệp Setup.exe của Fuzzy/Tool và của Fuzzy/FB từ Window và thực hiện
những chỉ dẫn trên màn hình.
Sau khi đã được cài đặt, phần chính của FCPA sẽ được tích hợp trong Step 7 dưới thư mục S7WRFUZ, các công cụ hỗ trợ khác được đưa vào thư viện của phần mềm Step 7, cũng như Project FuzConEx
Bộ điều khiển mờ được tổng hợp với FCPA có dạng 1 khối dữ liệu (DB) cho Project ứng dụng. Khối DB tạo bởi FCPA sẽ được gọi là khối DB mờ và được sử dụng cùng với FB Fuzzy Control có trong Project
FuzConEx khi cài đặt chương trình Fuzzy/FB với tên mặc định là FB30.
Bởi vậy trước khi sử dụng chương trình FCPA để tạo lập DB mờ cho Project ứng dụng, bắt buộc Project ứng dụng đã phải có FB Fuzzy
Control.
Ví dụ, Project ứng dụng của ta có tên là Fuzcon. Trước khi sử dụng FCPA để tạo lập khối DB mờ cho Project ứng dụng Fuzcon, ta phải sao chép FB Fuzzy Control có tên mặc định FB30 từ Project FuzConEx sang Project Fuzcon . Có thể thay đổi tên FB30 nếu như trong Project ứng dụng của ta đã có 1 FB trùng tên.
3.2.2 Tạo DB mờ
Sau khi chuẩn bị 1 Project ứng dụng cho bộ điều khiển mờ (Project ứng dụng có chứa FB Fuzzy Control), ta có thể bắt đầu sử dụng FCPA để tạo lập DB mờ cho bộ điều khiển mờ và khối DB mờ
này phải nằm trong cùng 1 thư mục với FB Fuzzy Control của Project ứng dụng. Để vào FCPA ta thực hiện lệnh gọi từ Window theo thứ tự:
Start -> Simatic -> Step 7 -> Fuzzy Control Parameter Assignment
Khi đó trên màn hình sẽ xuất hiện cửa sổ
Do khối DB mờ phải nằm trong 1 Project nào đó nên khi kích vào 1 trong 2 biểu tượng trên, FCPA sẽ yêu cầu ta cho biết tên của Project chứa khối DB mờ đó. Chẳng hạn khi kích vào biểu tượng tạo DB mờ mới và khối DB mờ được tạo ra này sẽ phải nằm trong Project có tên Fuzcon thì ta phải cho FCPA biết tên sẽ được đặt cho khối DB mờ và tên của Project là Fuzcon. Cửa sổ màn hình khai báo các dữ liệu đó có dạng sau: Mở 1 khối DB mờ đã cóTạo 1 khối DB mờ mới Mở 1 khối DB mờ đã có
TênProject
Sau khi đã cho đầy đủ tên Project, tên khối DB mờ, ta ấn OK. Chương trình FCPA sẽ kiểm tra lại trong Project của ta thực sự đã có khối hàm Fuzzy Control hay chưabằng thông báo liệt kê tất cả các khối hàm đã có trong Project ứng dụng. Ta phải chọn trong bảng danh mục được liệt kê ra đó khối hàm Fuzzy Control đã được lấy từ Project Van sang. Ta ấn OK để xác nhận và bắt đầu vào công việc tổng hợp bộ điều khiển mờ với phần mềm FCPA.
3.2.3 Khai báo số các biến ngôn ngữ vào ra
Nếu tạo 1 DB mờ mới thì sau khi ấn phím OK xác nhận khối FB Fuzzy Control, chương trình FCPA sẽ hỏi số các biến ngôn ngữ vào/ra của bộ điều khiển mờ bằng hộp thoại:
Viết tên bộ điều khiển mờ (nếu muốn) và số các biến ngôn ngữ vào ra vào những ô nhớ tương ứng. Hạn chế của FCPA là:
- Chỉ tạo lập được những bộ điều khiển mờ với tối đa 8 biến vào.
- Chỉ tạo lập được những bộ điều khiển mờ với tối đa 4 biến ra. Aán phím OK để xác nhận các giá trị vừa cho. Những biến ngôn ngữ đấu vào sẽ có tên mặc định Input01, Input02,… và Output01, Output02… lần lượt là tên mặc định của các biến ngôn ngữ đầu ra.
Tên bộ điều khiển mờ
Số biến ngôn ngữ đầu vào
Sau khi ấn OK, trên màn hình sẽ xuất hiện cửa sổ soạn thảo tiếp giá trị ngôn ngữ của từng biến ngôn ngữ vào/ra cũng như luật hợp thành của bộ điều khiển mờ, như sau:
3.2.4 Soạn thảo giá trị ngôn ngữ cho từng biến (ngôn ngữ) đầu vào Các giá trị của mỗi một biến ngôn ngữ đấu vào được gọi là biến ngôn ngữ. Vì bản chất của giá trị ngôn ngữ là tập mờ, nên để soạn thảo giá trị ngôn ngữ cho 1 biến ngôn ngữ ta cần phải:
1) Khai báo số các giá trị ngôn ngữ tập mờ của biến. 2) Soạn thảo tập nền, cũng như hàm thuộc cho từng giá trị ngôn ngữ. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Để vào chế độ soạn thảo giá trị ngôn ngữ (tập mờ) cho 1 biến đầu vào nào đó, ta kích đôi phím chuột trái tại biểu tượng của biến đó. Ví dụ để soạn thảo giá trị cho biến vào Input01, ta nháy kép vào biểu tượng của nó (đã được đánh dấu trên màn hình). Khi đó cửa sổ soạn thảo hiện ra:
Biến ngôn ngữ đầu vào
Biến ngôn ngữ đầu ra
Khai báo số các giá trị ngôn ngữ (tập mờ) : Để khai báo số các
tập mờ cho biến Input01, ta chỉ cần kích chuột vào phím Insert rồi viết số các tập mờ cần có vào ô tương ứng trong cửa sổ hiện ra dạng (tối đa là 7) :
Ta ấn phím OK. Số các tập mờ tối đa mà FCPA cho phép khai báo là 7. Các tập mờ khai báo sẽ mặc định:
- có tên lần lượt là n-big, n-small, zero, p-small, p-big. - có hàm thuộc hình tam giác được chia đều trên tập nền.
Sau khi ấn OK, FCPA sẽ in ra màn hình cửa sổ soạn thảo hàm thuộc cho mỗi tập mờ như sau:
Phím xoá giá trị ngôn ngữ (tập mờ) đã có Sửa lại tên biến ngôn
ngữ đầu vào
Phím khai báo hoặc chèn thêm giá trị ngôn ngữ mới (tập mờ)
Nơi ghi số các giá trị ngôn ngữ (tập mờ) cần có cho biến (tối đa là 7)
Sửa đổi hàm thuộc: Muốn sửa đổi hàm thuộc mặc định cho tập mờ nào,
ta kích hoạt tập mờ đó bằng cách ghi trực tiếp tên tập mờ vào ô chứa tên tập mờ hoặc ấn phím và chọn tên tập mờ trong bảng danh mục hiện ra. Hàm thuộc của tập mờ được chọn sẽ chuyển sang màu đỏ báo trạng thái tích cực của nó.
Việc sửa đổi hàm thuộc đồng nghĩa với việc đổi dạng (Singleton, tam giác hay hình thang) và miền xác định. Có 2 cách sửa như sau:
1) Cách thứ nhất: Chọn đỉnh của hàm thuộc cần sửa bằng cách đưa chuột vào đỉnh đó và ấn phím chuột trái FCPA sẽ báo đỉnh đã được tích cực bằng 1 vành khuyên nhỏ quanh đỉnh đó. Giữ nguyên phím chuột rồi kéo đỉnh đó sang phải hoặc trái để thay đổi toạ độ của đỉnh.
2) Cách thứ hai : Sửa trực tiếp bằng cách ghi toạ độ mới vào các ô trong cửa sổ Point
Hàm thuộc của tập mờ được chọn
Bảng danh mục tên các tập mờ của biến vào Input01 Ô chứa tên tập mờ được chọn
Như vậy muốn có hàm thuộc hình tam giác, ta cho đỉnh B trùng với đỉnh C (hai đỉnh có cùng toạ độ). Để có dạng singleton ta cho A trùng với D, B trùng với C.
Sau khi soạn thảo hay sửa đổi xong tất cả các giá trị của 1 biến vào, ta ấn phím OK để kết thúc. FCPA sẽ quay lại màn hình ban đầu. 3.2.5 Soạn thảo giá trị cho từng biến (ngôn ngữ) đầu ra
Tương tự như đã khai báo hay sửa đổi giá trị cho biến vào, việc khai báo các giá trị (tập mờ) cho biến ra cũng được bắt đầu bằng cách kích đôi chuột trái tại biểu tượng của biến đầu ra. Muốn soạn thảo hay sửa đổi giá trị ngôn ngữ tập mờ cho 1 biến đầu ra nào đó, ta kích đôi chuột trái tại biểu tượng của biến đó.
Ví dụ để soạn thảo giá trị cho biến ra Output01, ta nháy kép vào biểu tượng của nó. Khi đó cửa sổ soạn thảo sẽ hiện ra. Tiếp tục ta kích chuột vào phím Insert để khai báo số các tập mờ cho biến Output01.
Chú ý là FCPA chỉ cho phép khai báo tối đa 9 giá trị cho mỗi biến ra.
Hàm thuộc của tập mờ đang được sửa đổi
Tên tập mờ đang được sửa đổi A B C D Toạ độ các đỉnh A,B,C,D từ trên xuống
Sau khi khai báo xong số các giá trị (tập mờ) cho biến ra Output01 ta ấn phím OK để vào màn hình soạn thảo. Khác với biến ngôn ngữ đầu vào, giá trị (tập mờ) của các biến ra chỉ có duy nhất 1 dạng singleton. Muốn sửa đổi giá trị ngôn ngữ nào, ta tích cực nó bằng cách chọn tên tập mờ của giá trị đó trong bảng danh mục hiện ra khi ấn phím . FCPA sẽ báo trạng thái tích cực của hàm thuộc tập mờ được chọn bằng cách chuyển nó sang màu đỏ và thêm 1 hình khuyên ở chính giữa
Để sửa đổi hàm thuộc dạng singleton, đơn giản ta chỉ cần sửa đổi tạo độ của nó bằng cách đưa con trỏ vào hình khuyên, giữ phím chuột trái rồi kéo sang phải/trái, hoặc trực tiếp ghi toạ độ mới vào ô Point của cửa sổ màn hình soạn thảo.
3.2.6 Soạn thảo luật hợp thành (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sau khi khai báo xong biến ngôn ngữ vào/ra và các giá trị (tập mờ) cho chúng, chẳng hạn như ta đã khai báo m biến vào Input1,…, Inputm với các giá trị Ai1,…, Aim và s biến ra Output1=Bn1,…, Outputs với các giá trị Bi1,… Bis, bước tiếp theo là ta xây dựng luật hợp thành. Để vào chế độ xây doing luật hợp thành có cấu trúc:
R1: Nếu Input1=A và… và Inputm=A thì Output1=B và… và Outputs=B
Hàm thuộc (dạng singleton) của tập mờ đang được tích cực Toạđộ hàm thuộc (singleton) của tập mờ đang được tích cực Bảng danh mục tên các tập mờ
R2: Nếu Input1=A21 và… và Inputm=A2m thì Output1=B21 và… và Outputs=B2s
Rn: Nếu Input1=An1 và… và Inputm=Anm thì Output1=Bn1 và… và Outputs=Bns
Ta nháy kép phím trái chuột tại ô if…then
Khi đó sẽ xuất hiện cửa sổ màn hình soạn thảo dạng:
Nháy chuột vào đây để vào chế độ soạn thảo luật hợp thành
Để soạn thảo luật hợp thành ta soạn thảo từng mệnh đề hợp thành. Aán phím Insert để chèn thêm 1 mệnh đề hợp thành trong luật. Mệnh đề hợp thành được chèn thêmsẽ là 1 cột gồm các ô trống. Số các ô trống này được qui định bởi số các biến ngôn ngữ vào/ra mà ta đã khai báo từ trước. Mỗi ô trống ứng với 1 biến ngôn ngữ. Tiếp theo, nếu ta nháy chuột tại ô trống của biến ngôn ngữ nào, trên màn hình sẽ hiện ra bảng các giá trị (tập mờ) của biến ngôn ngữ đó để ta chọn. Ví dụ ở màn hình soạn thảo phía trên, mệnh đề hợp thành thứ nhất mà ta vừa soạn thảo bằng cách chọn giá trị cho nó từ bảng các giá trị chính là:
Nếu Input01=n_small và Input02=p_small thì Output01=n_small.
3.2.7. Chọn động cơ suy diễn
FCPA chỉ cung cấp 1 động cơ suy diễn là MAX_MIN nên ta không có khả năng chọn 1 động cơ suy diễn khác.
3.2.8. Chọn phương pháp giải mờ
FCPA chỉ cung cấp 1 phương pháp giải mờ duy nhất là phương pháp điểm trọng tâm. Bởi vậy trện màn hình soạn thảo bộ điều khiển của FCPA không có phím lựa chọn phương pháp giải mờ.
3.2.9. Quan sát hệ vào ra của bộ điều khiển mờ
Sau khi soạn thảo xong luật hợp thành, ta ấn phím OK để quay về cửa sổ màn hình chính của FCPA.
Khi nháy chuột tại ô này bảng danh mục các giá trịcho biến ngôn ngữ Output01 sẽ hiện ra. Chọn 1 giá trị trong bảng đó.
Để quan sát 1 cách trực quan quan hệ vào/ra của bộ điều khiển mờ vừa soạn thảo ta chọn Debug 3D Graphic Display, khi đó trên màn hình xuất hiện đồ thị mô tả quan hệ vào/ra của bộ điều khiển mờ như sau: