LÝ THUYẾT MỜ TRONGẹIEÀU KHIEÅN
7.3 BIẾN NGễN NGỮ VÀ GIÁ TRỊ CỦA Nể
Hãy xét một ví dụ ta hãy xem phản ứng của người cha trong một gia đình, khi ông lái xe cùng gia đình đi nghỉ. Trong đó, người cha được xem như thiết bị điều khiển và chiếc xe là đối tượng điều khiển. Biết rằng người cha hay thiết bị điều khiển có nhiệm vụ trọng tâm là điều khiển chiếc xe đưa gia đình tới đớch. Song để hiểu rừ hơn phương thức thực hiện nhiệm vụ đú của người cha, cũng nên cần xem xét ông ta phải xử lý những thông tin gì và xử lý chúng như thế nào.
Đại lượng thứ nhất là con đường trước mặt. Người cha có nhiệm vụ điều khiển chiếc xe đi đúng phần đường quy định, tức là giữ cho xe luôn nằm ở phần đường bên phải kể từ vạch phân cách, trừ những trường hợp phải vượt xe khác. Để làm được công việc đó, thậm chí người cha cũng không cần phải biết một cách chính xác rằng xe ông hiện thời cách vạch phân cách bao nhiêu
centimeter, chỉ cần nhìn vào con đường trước mặt ông ta cũng có thể suy ra được rằng xe hiện đang cách vạch phân cách nhiều hay ít và từ đó đưa ra quyết định phải đánh tay lái sang phải mạnh hay nhẹ.
Đại lượng điều khiển thứ hai là tốc độ xe. Với nguyên tắc, để các thành viên gia đình trên xe cảm thấy chuyến đi được thoải mái và cũng để tiết kiệm xăng người cha có nhiệm vụ giữ nguyên tốc độ xe, tránh không phanh hay tăng tốc khi không cần thiết. Giá trị về tốc độ của xe mà người cha phải giữ cũng phụ thuộc nhiều vào môi trường xung quanh như thời tiết, cảnh quan, mật độ xe trên đường…và cũng còn phụ thuộc thêm là ông ta có quen con đường đó hay không? Tuy nhiên quy luật điều khiển này cũng không phải là cố định. Giả sử trước mặt có một xe khác đi chậm hơn, vậy thì thay cho nhiệm vụ giữ nguyên tốc độ, người cha phải tạm thời thực hiện một nhiệm vụ khác là giảm tốc độ xe và tự điều khiển xe theo một tốc độ mới, phù hợp với sự phản ứng của xe trước cho tới khi ông ta vượt được xe đó.
Ngoài những đại lượng điều khiển trên mà người cha phải đưa ra, ông ta cũn cú nhiệm vụ theo dừi tỡnh trạng xe như phải tỡm hiểu xem nước làm mỏt máy có nóng quá không? áp suất dầu thấp hay cao …để từ đó có thể phân, nhận định kịp thời các lỗi của xe.
Người cha trong quá trình lái xe đã thực hiện tuyệt vời chức năng của một bộ điều khiển, từ thu thập thông tin, thực hiện thuật toán điều khiển (trong đầu) cho đến đưa ra tín hiệu điều khiển kịp thời mà không cần phải biết một cách chính xác về vị trí, tốc độ, tình trạng của xe. Hoàn toàn ngược lại với khái niệm điều khiển chính xác, người cha cũng chỉ cần đưa ra những đại lượng điều khiển theo nguyên tắc xử lý “mờ” như:
- Nếu xe hướng nhẹ ra vạch phân cách thì đánh tay lái nhẹ sang phải.
- Nếu xe hướng đột ngột ra ngoài vạch phân cách thì đánh mạnh tay lái sang phải.
- Nếu đường có độ dốc lớn thì về số.
- Nếu đường thẳng và khô, tầm nhìn không bị hạn chế và tốc độ chỉ hơi cao hơn bình thường một chút thì không cần giảm tốc độ.
Trong ví dụ trên đại lượng tốc độ có những giá trị được nhắc đến dưới dạng ngôn ngữ như:
- Rất chậm.
- Chậm.
- Trung bình.
- Nhanh.
- Raát nhanh.
Mỗi giá trị ngôn ngữ đó của biến tốc độ được xác định bằng một tập mờ định nghĩa trên tập nền là tập các số thực dương chỉ giá trị vật lý x (đơn vị là km/h) của biến tốc độ v như 40km/h, 50km/h… (hình 7.3).
Hàm thuộc tương ứng của chỳng được ký hiệu bằng àrất chậm(x), àchậm(x), àtrung bỡnh (x), ànhanh(x) và àrất nhanh(x).
Như vậy, biến tốc độ v có hai miền giá trị khác nhau:
1
Tốc độ v àΒ(x)
50 100
72.5km/h 40km/h
0.67 0.5 0.33
raát
chậm chậm trung
bình nhanh raát nhanh
Hình 7.3 Mô tả các giá trị ngôn ngữ bằng tập mờ - Miền các giá trị ngôn ngữ
N= {rất chậm, chậm, trung bình, nhanh, rất nhanh}, - Miền cỏc giỏ trị vật lý (miền cỏc giỏ trị rừ)
V= {x∈R|x≥0},
Và mỗi giá trị ngôn ngữ (mỗi phần tử của N) lại được mô tả bằng một tập mờ có tập nền là miền các giá trị vật lý V.
Biến tốc độ v, xác định trên miền các giá trị ngôn ngữ N, được gọi là biến ngôn ngữ. Do tập nền các tập mờ mô tả giá trị ngôn ngữ của biến ngôn ngữ tốc độ lại chính là tập V các giá trị vật lý của biến nên từ một giá trị vật lý x∈V cú được một vector à gồm cỏc độ phụ thuộc của x như sau:
( ) ( ) ( ) ( )
( )
à à à à à
= à
x x
x x
x x
ratnhanh nhanh trungbinh cham ratcham
r (7-5)
Aựnh xạ (7-5) cú tờn gọi là quỏ trỡnh Fuzzy hoỏ (hay mờ hoỏ) của giỏ trị rừ x. Vớ dụ, kết quả Fuzzy hoỏ giỏ trị vật lý x=40km/h (giỏ trị rừ) của biến tốc độ sẽ là:
0 033 . 0
67 . 0
0 /
40km h4 (hình 7.3)
hoặc của x=72.5km/h là
0 5 . 0.5 0
0 0 /
5 .
72 km h7
7.4 LUẬT HỢP THÀNH MỜ