Bộ điều khiển mờ

- Yêu cầu bài toán:

2 Bộ điều khiển mờ

Để tìm hiểu về bộđiều khiển mờ ta cần biết rõ khái niệm về tập mờ và các phép toán trên tập mờ: Tập mờ F xác định trên tập nền X là tập hợp ma mỗi phần tử của nó là các cặp giá trị (x,M(x)) trong đó x∈X ,M(x) là một ánh xạ M(x):X→

[ ]

Bộđiều khiển mờ như trên 2.3 được gọi là bộđiều khiển mờ cơ bản.

Trong đó

x: Là tập giá trị thực cần điều khiển đầu vào. μ: Tập mờ của giá trị đầu vào.

B’: Tập giá trị mờ của giá trịđiều khiển thực. y: Giá trịđiều khiển thực.

1.Khâu mờ hóa

Điều khiển mờ nghĩa là chọn các biến ngôn ngữ vào/ra, và sự lựa chọn những luật điều khiển trong bộđiều khiển mờ. Thiết bị hợp thành triển khai các luật điều khiển theo Hệ thống điều khiển mờ đảm nhiệm chức năng như một hệ thống điều khiển thông thường. Sự khác biệt chủ yếu ởđầu là: Khi hệ thống điều khiển truyền thống dựa vào

logic kinh điển { 0, 1 }, thì hệ thống điều khiển mờ thực hiện chức năng điều khiển dựa Mờ hóa Thiết bị hợp thành Luật điều khiển Giải mờ x μ B’ y’ Hình2.3 Cấu trúc bộđiều khiển mờ cơ bản

trên kinh nghiệm và những kết luận theo tư duy của con người, quá trình xử lý đó thông qua bộ logic mờ.

Để thực hiện được quá trình điều khiển đối tượng phải được điều khiển bằng các tín hiệu rõ u. Do vậy tín hiệu ra của bộđiều khiển mờ phải được giải mờ trước khi đưa vào đối tượng. Cũng tương tự như vậy tín hiệu ra của đối tượng qua các bộ cảm biến đo lường phải được mờ hóa trước khi đưa vào bộđiều khiển mờ.

+ Để cho thiết bị thực hiện luật điều khiển làm việc đúng chếđộ thì phải chọn các biến ngôn ngữ sao cho phù hợp. Các đại lượng vào/ra chuẩn và phù hợp với luật điều khiển. Tất cả các vấn đềđó được hình thành trên quá trình thử nghiệm và thiết kế.

Mờ hoá làm nhiệm vụ chuyển đổi từ giá trịđầu vào xác định sang trạng thái đầu vào mờ. Đây là giao diện đầu vào của bộđiều khiển mờ.

Quá trình mờ hóa:bao gồm việc xác định các biến ngôn ngữđầu vào, ra và các tập mờ của chúng:

ví du ta điều khiển nhiệt độ của một lò nhiệt mà không biết mô hình cụ thể của nó mà ta chỉ biết khi nhiệt độ của lò vượt quá những khoảng nhiệt độ nhất định ta sẽđiều chỉnh lượng nhiền liệu đầu vào.Khi đó ta sử dụng bộđiều khiển mờ với các tập mờ đầu vào là những biến ngôn ngữ là ước lượng cua nhiệt độđầu vào: thấp, vừa, cao, rất cao

mỗi một biến ngôn ngữ là một tập mờđầu vào.Ta có thể sử dung tập mờ có các dạng: tam giác, hình thang, hàm Gauss, hàm dạng pi, dạng chữ s, dạng chữ z, hàm Signoid. Thông thường ta dùng hàm tam giác

Ta dùng hàm tam giác: Bộ điều khiển mờ _{Đối tượng} y u e x Thiết bị đo - Hình 2.5 Hệ thống điều khiển với bộđiều khiển mờ.

+Trong bài toán khiển biến ngôn ngữđầu vào là giá trị sai lệch e(t) giữa tín hiệu chủđạo đặt ở đầu vào và giá trị đo thu được từ cảm biến, ngoài ra có những trường hợp cũng có thêm thành phần tích phân hay vi phân của sai lệch (cho những bài toán điều khiển mờ động).

+Biến ngôn ngữđầu ra là tín hiệu điều khiển u(t)

+Chúng ta phải xác định số các tập mờ và các hàm thuộc của các biến ngôn ngữ vào, ra, việc này bao gồm:

*Xác định miền giá trị vật lý của các biến ngôn ngữ vào ra, từđó đi đến xác định giá trị [min,max] của đầu vào.

*Chọn số lượng các tập mờ: giới hạn từ 3 đến 10 tập mờ nếu chúng ta chọn ít quá thì không đủ khả năng để biểu diễn các biến ngôn ngữ cũng như nhiều quá thì khả năng bao quát sẽ kém.

*Xác định làm liên thuộc: Đây là điều rất quan trọng, quá trình làm việc của bộ điều khiển mờ phụ thuộc vào kiều và dạng của hàm liên thuộc mà chúng ta chọn. Các dạng mà ta có thể là hàm tam giác, hình thang, dạng cột. Các hàm liên thuộc phải chồng lên nhau và phủ kín miền giá trị vật lý để trong quá trình điều khiển cũng được quyết định ởđầu ra.