Để thiết kế bộ điều khiển mờ ng ời thiết kế phải có đầy đủ kinh nghiệm điều khiển thực tế. Khi đã có đủ hiểu biết về hệ thống cần thiết kế ta đi theo các b ớc sau:
+ Định nghĩa tất cả các biến ngôn ngữ vào ra + Định nghĩa tập mờ cho các biến vào ra
+ Xây dựng các luật điều khiển (mệnh đề hợp thành) + Chọn thiết bị hợp thành (MAX-MIN, SUM MIN- …)
+ Chọn nguyên lý giải mờ + Tối u cho hệ thống.
Để hiểu các b ớc ta đi phân tích hệ điều khiển mờ điều khiển nhiệt độ. a. Định nghĩa các biến vào ra
Đại l ợng vào thứ nhất của bộ điều khiển là chênh lệch nhiệt độ giữa giá trị đặt và nhiệt độ thực ký hiệu ET.
Ngoài độ chênh lệch còn sử dụng sự biến đổi theo thời gian của sai lệch giữa tín hiệu chủ đạo và tín hiệu ra của đối t ợng (đạo hàm dt dET ). Ký hiệu là DET.
Công suất s ởi nóng hay làm mát P là đầu ra của bộ điều khiển, nó là giá trị rõ. Bên trong thuộc phần giao diện đầu ra, sau khâu giải mờ còn phải sử dụng khâu tích phân để biến đổi giá trị
dt dP
, đ ợc ký hiệu là DP tại đầu ra của bộ điều khiển mờ cơ bản thành tín hiệu P của bộ điều khiển mờ. Nh vậy thiết bị hợp thành có hai biến vào là ET và DET, một biến ra là DP.
b. Xác định tập mờ
Tiếp theo cần định nghĩa biến ngôn ngữ vào ra bao gồm số các tập mờ và dạng các hàm liên thuộc của chúng. Để làm đ ợc việc đó ta cần xác định:
1. Miền giá trị vật lý của các biến ngôn ngữ (cơ sở)
Sai lệch nhiệt độ ET đ ợc chọn trong miền giá trị từ 0-12C đến +120C
Tốc độ biến đổi DET có giá trị biến đổi từ 0C/s đến +6-6 0C/s
Tốc độ biến đổi công suất ra DP trong khoảng 120w/s đến +120w/s.-
2. Số l ợng tập mờ (giá trị ngôn ngữ)
Về nguyên tắc số l ợng các giá trị ngôn ngữ cho mối biến ngôn ngữ nên nằm trong khoảng từ 3 đến 10 giá trị. Nếu số l ợng giá trị ít hơn 3 thì có ít ý nghĩa, vì không thực hiện đ ợc việc lấy vi phân. Nếu lớn hơn 10, con ng ời khó có khả năng bao quát, vì con ng ời phải nghiên cứu đầy đủ để đồng thời phân biệt khoảng 5 đến 9 ph ơng án khác nhau và có khả năng l u giữ trong một thời gian ngắn.
Nói chung có thể xác định các biến ngôn ngữ cho hệ điều khiển nhiệt độ nh các dạng sau:
{âm, không, d ơng} hoặc
{âm, âm ít, không, d ơng ít, d ơng} hoặc
{âm nhiều, âm, âm ít, không, d ơng ít, d ơng, d ơng nhiều}… Chẳng hạn chọn 7 giá trị ngôn ngữ và ký hiệu chữ viết tắt cho đơn giản:
âm nhiều : NB (Negativ Big)
âm : NM (Negativ Medium)
âm ít : NS (Negativ Small)
không : ZR (Zero)
d ơng ít : PS (Positiv Small) d ơng : PM (Positiv Medium) d ơng nhiều: PB (Positiv Big)
Với qui ớc nh vậy thì miền giá trị ngôn ngữ của các biến vào ra sẽ là: ET ∈{NB, NM, NS, ZR, PS, PM, PB}
DET ∈{NB, NM, NS, ZR, PS, PM, PB}
DP ∈{NB, NM, NS, ZR, PS, PM, PB} 3. Xác định hàm liên thuộc
Xác định hàm liên thuộc rất quan trọng vì quá trình làm việc của bộ điều khiển mờ rất phụ thuộc vào dạng và kiểu hàm liên thuộc. Nói chung là không có một lời khuyên nào khác cho việc chọn hàm liên thuộc là hãy chọn hàm liên thuộc từ những dạng hàm đã biết tr ớc và mô hình hoá nó cho đến khi nhận đ ợc bộ điều khiển mờ làm việc nh mong muốn.
Cần chọn các hàm liên thuộc có phần chồng lên nhau và phủ kín miền giá trị vật lý để trong quá trình điều khiển không xuất hiện “lỗ trống”. Trong
tr ờng hợp với một giá trị vật lý rõ x0của biến đầu vào mà tập mờ B’ đầu ra có
độ cao bằng 0 (miền xác định là tập rỗng) và bộ điều khiển không thể đ a ra quyết định điều khiển nào đ ợc gọi là hiện t ợng “cháy nguyên tắc”, lý do là hoặc không định nghĩa đ ợc nguyên tắc điều khiển phù hợp hoặc là do các tập mờ của biến ngôn ngữ co những “lỗ hổng”.
Cũng nh vậy đối với biến ra, các hàm liên thuộc dạng hình thang với với độ xếp chồng lên nhau rất nhỏ,
nhìn chung
không phù hợp với bộ điều khiển mờ vì những lý do đã trình bày ở
trên. Nó tạo ra một vùng “chết”trong trạng thái làm việc của bộ điều khiển.
Hình 3.7 biểu diễn tập mờ có dạng hình tam giác cân (β= α =1) .