IV.4 CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ

- 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*.

IV.4 CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ

a) Xỏc định dạng hàm liờn thuộc.

IV.4 CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ

IV.4.1. Phƣơng phỏp tổng hợp kinh điển

Trước khi đi vào việc phõn tớch và tổng hợp cỏc bộ điều khiển mờ, cũng cần lược qua một cỏch nhắn ngọn cỏc phương phỏp tổng hợp kinh điển, vỡ đứng trờn một phương diện nào đú điều này cũng thật là thỳ vị. Phương phỏp kinh điển bao gồm cỏc bước :

1) Xõy dựng mụ hỡnh đối tượng đủ chớnh xỏc. 2) Đơn giản hoỏ mụ hỡnh.

3) Tuyến tớnh hoỏ mụ hỡnh tại điểm làm việc.

4) Chọn bộ điều khiển thớch hợp và xỏc định cỏc tớnh chất mà bộ điều khiển phải cú .

5) Tớnh toỏn cỏc thụng số của bộ điều khiển .

6) Kểm tra bộ điều khiển vừa thiết kế bằng cỏch ghộp mụ hỡnh đối tượng điều khiển , nếu kết quả khụng được như mong muốn quay lại bước 2 cho đến khi đạt được kết quả mong muốn.

7) Đưa bộ điều khiển vừa thiết kế vào điều khiển đối tượng thực vàkiểm tra quỏ trỡnh làm việc của hệ thống. Nếu chưa đạt yờu cầu thiết kế lại bộ điều khiển theo cỏc bước từ 1 đến7 cho đến khi đạt được cỏc chỉ tiờu chất lượng mong muốn.

Nhỡn chung phương phỏp tổng hợp kinh điển thường gặp những khú khăn do việc phải xõy dựng được mụ hỡnh đối tượng trước khi thiết kế cỏc bộ điều khiển . Mặt khỏc cỏc bộ điều khiển phải đựoc thiết kế dựa trờn cơ sở kỹ thuật và đảm bảo tớnh chất phự hợp đối tượng của cỏc bộ điều khiển này.

Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Song trong thực tế khi thiết kế hệ điều khiển mờ khụng nhất thiết phải biết trước mụ hỡnh mà chỉ cần thể hiện những hiểu biết về đối tượng qua cỏc biến ngụn ngữ về động học của đối tượng, những biến này lại được phản chiếu qua cỏc biến ngụn ngữ và cỏc nguyờn tắc điều khiển cơ sở của bộ điều khiển mờ. Trong nhiều trường hợp khả nang nhận dạng đối tượng qua mụ hỡnh cực kỳ khú khăn và nhiều trường hợp khụng thể thực hiện được, nờn việc tổng hợp hệ thống điều khiển bằng thiết kế bộ điều khiển mờ cho phộp tiết kiệm rất nhiều cụng sức giỏ thành lại rẻ. Đú là điểm mạnh của điều khiển mờ trong việc thiết kế cỏc hệ thống điều khiển cỏc đối tượng phức tạp, cỏc đối tượng mà trong việc xõy dựng mụ hỡnh cực kỳ khú khăn. Ngay cả đối với cỏc đối tượng điều khiển đơn giản quy trỡnh thiết kế hệ thống mờ cũng ngắn hơn so với quy trỡnh thiết kế hệ thống điều khiển kinh điển.

IV.4.2. Bộ điều khiển mờ tĩnh

Bộ điều khiển mờ tĩnh là bộ điều khiển mờ cú quan hệ vào/ra y(x) liờn hệ nhau theo một phương trỡnh đại số (tuyến tớnh hoặc phi tuyến). Cỏc bộ điều khiển tĩnh điển hỡnh là bộ khuyếch đại P, bộ điều khiển relay hai vị trớ, ba vị trớ v.v…Một trong cỏc dạng hay dựng của bộ điều khiển mờ tĩnh là bộ điều khiển mờ tuyến tớnh từng đoạn, nú cho phộp ta thay đổi mức độ điều khiển trong cỏc phạm vi khỏc nhau của quỏ trỡnh, do đú nõng cao được chất lượng điều khiển.

Bộ điều khiển mờ tĩnh cú ưu điểm là đơn giản, dễ thiết kế, song nú cú nhược điểm là chất lượng điều khiển khụng cao vỡ chưa đề cập đến cỏc trạng thỏi động ( vận tốc, gia tốc…) của quỏ trỡnh, do đú nú chỉ được sử dụng trong cỏc trường hợp đơn giản.

IV.4.3. Bộ điều khiển mờ động

Một trong cỏc dạng hay dựng của bộ điều khiển mờ mà đầu vào cú xột tới cỏc trạng thỏi động của đối tượng. Vớ dụ đối với hệ điều khiển theo sai lệch thỡ đầu vào của bộ điều khiển mờ ngoài tớn hiệu sai lệch e theo thời gian cũn cú cỏc đạo hàm của sai lệch giỳp cho bộ điều khiển phản ứng kịp thời cỏc biến động đột xuất của đối tượng.

Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Cỏc bộ điều khiển mờ động hay được dựng hiện nay là bộ điều khiển mờ theo luật tỉ lệ tớch phõn, tỉ lệ vi phõn và tỉ lệ vi tớch phõn (I, PI, PD và PID ).

Một bộ điều khiển mờ theo luật I cú thể thiết kế từ một bộ điều khiển mờ theo luật P (bộ điều khiển mờ tuyến tớnh) bằng cỏch mắc nối tiếp một khõu tớch phõn kinh điển vào trước hoặc sau khối mờ đú. Do tớnh phi tuyến của hệ mờ, nờn việc mắc khõu tớch phõn trước hay sau hệ mờ hoàn toàn khỏc nhau.

Khi mắc nối tiếp ở đầu vào một bộ điều khiển mờ theo luật tỉ lệ một khõu vi phõn sẽ cú được một bộ điều khiển mờ theo luật tỉ lệ vi phõn PD.

Thành phần của bộ điều khiển này cũng giống như bộ điều khiển theo luật PD thụng thường bao gồm sai lệch giữa tớn hiệu chủ đạo và tớn hiệu ra của hệ thống e và đạo hàm của sai lệch e‟. Thành phần vi phõn giỳp cho hệ thống phản ứng chớnh xỏc hơn với những biến đổi lớn của sai lệch theo thời gian. Phỏt triển tiếp từ vớ dụ về bộ điều khiển mờ theo luật P thành bộ điều khiển mờ theo luật PD hoàn toàn đơn giản.

Bộ điều khiển mờ theo luật PI thụng thường được sử dụng để triệt tiờu sai lệch tĩnh của hệ thống. Bộ điờug khiển mờ PI được thiết kế trờn cơ sở của bộ điều khiển mờ PD, bằng cỏch mắc nối tiếp ở đầu ra của bộ điều khiển PD mờ một khõu tớch phõn.

Trong kỹ thuật điều khiển kinh điển, bộ điều khiển PID được biết đến như là một giải phỏp đa năng và cú miền ứng dụng rộng lớn. Định nghĩa về bộ điều khiển theo luật PID kinh điển trước đõy vẫn cú thể sử dụng cho một bộ điều khiển mờ theo luật PID. Bộ điều khiển mờ theo luật PID được thiết kế theo hai thuật toỏn:

- Thuật toỏn chỉnh định PID mờ hoặc. - Thuật toỏn PID tốc độ.

Bộ điều khiển mờ được thiết kế theo thuật toỏn chỉnh định PID cú 3 đầu vào gồm sai lệch e giữa tớn hiệu chủ đạo và tớn hiệu ra, đạo hàm và tớch phõn của sai lệch. Đầu ra của bộ điều khiển mờ chớnh là tớn hiệu điều khiển u(t).

Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn             e dt d T dt . e T 1 e K t u t 0 D I ( 4-1 )

Với thuật toỏn PID tốc độ, bộ điều khiển PID cú 3 đầu vào: sai lệch e giữa tớn hiệu đầu vào và tớn hiệu chủ đạo, đạo hàm bậc nhất e‟ và đạo hàm bậc hai e‟‟ của sai lệch. Đầu ra của hệ mờ là đạo hàm

dt du

của tớn hiệu điều khiển u(t).          e dt d e T 1 e dt d K dt du 2 2 I ( 4-2)

Bộ điều khiển PID mờ được thiết kế trờn cơ sở của bộ điều khiển PD mờ bằng cỏch mắc nối tiếp ở đầu ra của bộ điều khiển PD mờ một khõu tớch.

Cho đến nay, nhiều dạng cấu trỳc của PID mờ hay cũn được gọi là bộ điều khiển mờ ba thành phần đó được nghiờn cứu. Cỏc dạng cấu trỳc này thường được thiết lập trờn cơ sở tỏch bộ điều chỉnh PID thành hai bộ điều chỉnh PD và PI. Việc phõn chia này chỉ nhằm mục đớch thiết lập cỏc hệ luật cho PD và PI gồm hai biến vào, một biến ra, thay vỡ phải thiết lập ba biến vào.

Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn