6. Bố cục của luận án
3.10.3 Các phương án tiền xử lý
Ở phần 3.6, luận án đưa ra phương án mô tả cảm biến quay đa hướng cung cấp giá trị cảm biến ánh sáng dưới dạng véc tơ. Do đó, muốn thực hiện điều khiển ánh sáng dùng bộ điều khiển logic mờ kết hợp với thiết bị đo lường là cảm biến ánh sáng đa hướng sẽ phải thực hiện một khâu tiền xử lý để trích chọn ra một giá trị duy nhất đưa vào bộ
79 điều khiển như trong hình 3.30. Trong hình 3.30 dữ liệu của cảm biến đa hướng được lấy từ trên server của thingspeak và xử lý trong phần mềm Matlab bởi một mô đun chương trình thực hiện theo các phương pháp tiền xử lý được mô tả trong các phần 3.10.4. Sau khi dữ liệu đã được tiền xử lý thì sẽ được truyền thẳng đến mô đun điều khiển Fuzzy và bộ điều khiển Fuzzy này đã được khởi tạo theo các biểu thức và đồ thị cũng như các bảng luật điều khiển ở trong phần 3.10.2.
Hình 3.30: Mô hình điều khiển phân tán sử dụng cảm biến quay và bộ điều khiển Fuzzy
Luận án đã đề xuất một số phương pháp tiền xử lý dữ liệu của cảm biến đa hướng và thực hiện việc lấy kết quả thu được sau khi tiền xử lý:
(i) Phương pháp lấy trung bình cộng
Ta có đầu ra của cảm biến quay cung cấp cho chúng ta giá trị đo trên cảm biến dưới dạng véc tơ E. Do đó theo phương pháp trung bình cộng ta sẽ có giá trị trích chọn từ cảm biến đưa vào bộ điều khiển :
Y(t)=(∑N Ei(t)
i=1 )/N (3.10)
Với Y là giá trị trích chọn từ cảm biến, N là số hướng đo của cảm biến quay, Ei là giá trị đo trên cảm biến ở hướng i.
Với bộ dữ liệu, chúng ta sẽ có kết quả lấy trung bình cộng giá trị đo của các hướng so với giá trị cảm biến tĩnh như hình 3.31.
80
Hình 3.31: Kết quả trích chọn giá trị cảm biến theo phương pháp trung bình cộng so với cảm biến tĩnh.
(ii) Phương pháp lấy trung bình cộng theo ngưỡng
Theo phương pháp lấy trung bình cộng ở trên chúng ta đã có được một giá trị ngưỡng Y để đi tìm các nguồn sáng chính. Nếu coi một nguồn sáng có giá trị trên trung bình so với các nguồn sáng từ các hướng khác thì phương pháp chọn lọc theo ngưỡng chính là phương pháp tìm ra được các nguồn sáng chính. Từ việc tìm được các nguồn sáng chính ảnh hưởng đến cường độ ánh sáng của môi trường tiếp theo có thể tính toán giá trị trung bình của các nguồn sáng chính và dùng nó làm giá trị đầu vào cho bộ điều khiển. Ta sẽ có giá trị đó theo công thức sau:
Yavgmax(t)=∑N ωi(t).Ei(t)
i=1 /∑N ωi
i=1 (t) (3.11)
Với ωi(t) =0 khi Ei (t)<Y(t) và ωi(t)=1 nếu ngược lại và N là số hướng đo của cảm biến quay, Y là giá trị trích chọn từ cảm biến, Ei là giá trị đo trên cảm biến ở hướng i.
Với bộ dữ liệu, chúng ta sẽ có kết quả tiền xử lý bằng cách tìm trung bình cộng giá trị đo của các hướng theo ngưỡng so với giá trị cảm biến tĩnh như hình 3.32.
81
Hình 3.32: Kết quả trích chọn giá trị cảm biến theo phương pháp trung bình cộng theo ngưỡng so với cảm biến tĩnh.
(iii) Phương pháp lấy giá trị cực đại
Nếu coi các giá trị cường độ ánh sáng đo được từ các hướng phản ánh chân thực cường độ ánh sáng của môi trường thì trong quá trình sử dụng ánh sáng chúng ta hoàn toàn có thể lấy một nguồn sáng chính làm đối tượng căn cứ để điều khiển cường độ ánh sáng xung quanh. Phương pháp tìm giá trị cực đại chính là đi tìm nguồn sáng chính ảnh hưởng nhiều nhất đến cường độ ánh sáng của môi trường và dùng nó làm giá trị đầu vào cho bộ điều khiển. Ta sẽ có giá trị đó theo công thức sau:
Ymax(t)= Max(E1,E2,…, EN) (3.12) Với Y là giá trị trích chọn từ cảm biến, N là số hướng đo của cảm biến quay, Ei là giá trị đo trên cảm biến ở hướng i.
Để thực hiện tìm cực đại ta sẽ so sánh giá trị giữa các hướng đo với nhau và gán Ymax(t)=Ei(t) nếu Ei(t)> Ymax(t) với 1< i <N .
82 Với bộ dữ liệu thu thập được ở phần trước, chúng ta sẽ sử dụng giá trị cường độ ánh sáng lớn nhất của một trong các hướng đã đo làm đầu vào của bộ điều khiển logic mờ, kết quả so sánh với giá trị cảm biến tĩnh được thể hiện trong hình 3.33.
Hình 3.33: Kết quả trích chọn giá trị cảm biến theo phương pháp tìm giá trị cực đại so với cảm biến tĩnh.