N (Rotation speed) cỏc số thực)
2.2.Nguyờn lý điều khiển mờ
Luật điều khiển x Giao diện à - đầu vào Thiết bị hợp thành B’ Giao diện u y đầu ra Đối tượng Thiết bị đo
(sensor)
Hỡnh 2.3: Hệ kớn, phản hồi õm và bộ điều khiển mờ
Về nguyờn tắc, hệ thống điều khiển mờ cũng giống với cỏc hệ thống điều khiển bỡnh thường khỏc. Sự khỏc biệt ở đõy là bộ điều khiển mờ làm việc cú tư duy như “bộ nóo” dưới dạng trớ tuệ nhõn tạo. Chất lượng hoạt động của bộ điều khiển mờ phụ thuộc vào kinh nghiệm và phương phỏp rỳt ra kết luận theo tư duy con người, sau đú được cài đặt trờn mỏy tớnh trờn cơ sở của logic mờ. Hệ thống điều khiển mờ do đú cũng cú thể coi như là một hệ thống neuron, hay đỳng hơn là một hệ thống điều khiển được thiết kế mà khụng cần biết trước mụ hỡnh toỏn học của đối tượng.
Giao diện đầu vào: Bao gồm khõu fuzzy húa và cỏc thành phần phụ trợ thờm để thực hiện cỏc bài toỏn động như tớch phõn, vi phõn, …
Thiết bị hợp thành: Bản chất của thành phần này là sự triển khai luật hợp thành R được xõy dựng trờn cơ sở luật điều khiển hay như trong một số cỏc tài liệu khỏc cũn gọi là luật quyết định.
Giao diện đầu ra (khõu chấp hành): gồm khõu giải mờ và cỏc khõu giao diện trực tiếp với đối tượng.
Nguyờn tắc tổng hợp bộ điều khiển mờ hoàn toàn dựa vào những phương phỏp toỏn học dựa trờn cơ sở định nghĩa cỏc biến ngụn ngữ (tập mờ) vào/ra và lựa chọn những luật điều khiển theo kinh nghiệm.
Trong sơ đồ ở hỡnh vẽ trờn, khõu đối tượng được điều khiển bằng đại lượng u
là tớn hiệu đầu ra của bộ điều khiển mờ. Vỡ cỏc tớn hiệu điều khiển đối tượng là cỏc “tớn hiệu rừ” nờn tớn hiệu đầu ra của bộ điều khiển mờ trước khi đưa vào điều khiển
đối tượng phải thụng qua khõu giải mờ nằm trong bộ giao diện đầu ra. Tớn hiệu ra y
của đối tượng được đo bằng cảm biến và được xử lý sơ bộ trước khi đưa vào bộ điều khiển. Cỏc tớn hiệu này cũng là cỏc “tớn hiệu rừ”, do vậy để bộ điều khiển mờ
cú thể hiểu được chỳng thỡ tớn hiệu y và ngay cả tớn hiệu đặt x cũng phải được mờ
húa thụng qua khõu mờ húa trong bộ giao diện đầu vào.
Chất lượng của một hệ điều khiển khụng chỉ được đỏnh giỏ qua độ chớnh xỏc của hệ thống mà trong nhiều trường hợp người ta cũn quan đến cỏc chỉ tiờu khỏc như độ dao động, tớnh bền vững (robust), vấn đề tiết kiệm năng lượng, …
Thành phần trọng tõm của bộ điều khiển mờ đú chớnh là hệ luật điều khiển, chỳng là tập cỏc mệnh đề hợp thành cựng cấu trỳc NẾU … THè … và nguyờn tắc triển khai cỏc mệnh đề hợp thành đú cú tờn gọi là nguyờn tắc max-MIN hay sum- MIN, … Mụ hỡnh R của luật điều khiển được xõy dựng theo một nguyờn tắc triển khai đó chọn trước và được gọi là luật hợp thành. Thiết bị thực hiện luật hợp thành trong bộ điều khiền gọi là thiết bị hợp thành.
Trong nhiều trường hợp, cỏc thụng tin về sai lệnh giữa tớn hiệu chủ đạo x và
tớn hiệu ra y chưa đủ để tạo ra một hệ luật điều khiển. Với cỏc bài toỏn điều khiển
động, bộ điều khiển mờ cũn đũi hỏi phải cú cỏc thụng tin về đạo hàm của sai lệnh hay tớch phõn của sai lệnh để cung cấp thờm cỏc đại lượng đầu vào cho thiết bị hợp thành. Hầu hết cỏc đại lượng này phải được số húa một cỏch phự hợp cho thiết bị hợp thành. Tương tự như vậy với cỏc giỏ trị ra của hệ thống, khụng phải trong trường hợp nào cũng cần cỏc tớn hiệu ra rừ mà cú trường hợp lại cần giỏ trị tớch phõn của tớn hiệu ra.
T
+ e
= u
Chỳng ta cú thể thiết kế bộ điều chỉnh theo luật P (Propotional – Tỉ lệ), theo luật I (Integral – Tớch phõn) và theo luật D (Derivative – Vi phõn) như sau:
Luật điều khiển P: uk = K .ek , trong đú K là hệ số khuếch đại.
Luật điều khiển I: uk +1 1
k k
I
, trong đú TI là hằng số tớch phõn.
Luật điều khiển D: uk +1 = TD (ek + uk ) , trong đú TD là hằng số vi phõn.
Luật điều khiển x P Thiết bị hợp thành I Đối tượng y - D và giải mờ Thiết bị đo (sensor)
Hỡnh 2.4: Bộ điều khiển mờ PID (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hỡnh vẽ trờn là vớ dụ đơn giản về một hệ điều khiển mờ PID. Sai lệch giữa tớn hiệu đặt và tớn hiệu ra được đưa vào bộ điều chỉnh theo luật P và D, sau đú được đưa vào bộ điều khiển mờ. Bộ điều chỉnh I được dựng như một thiết bị chấp hành, đầu vào lấy sau bộ giải mờ và đầu ra được đưa tới đối tượng.