3. í nghĩa khoa học, ý nghĩa thực tiễn của đề tài
1.3.2. Cỏc cấu trỳc bộ điều khiển mờ lai thụng dụng
Thực tế ứng dụng của kỹ thuật điều khiển mờ cho thấy rằng khụng phải cứ thay thế một bộ điều khiển kinh điển bằng một bộ điều khiển mờ thỡ sẽ cú một hệ thống tốt hơn. Trong nhiều Trường hợp đặc biệt, để hệ thống cú đặc tớnh động học tốt và bền vững cần phải thiết kế thiết bị điều khiển lai giữa bộ điều khiển mờ và bộ điều khiển kinh điển. Từ đú dẫn đến khỏi niệm "hệ mờ lai" và lĩnh vực thiết kế, ứng dụng bộ điều khiển mờ lai để nõng cao chất lượng điều khiển của hệ thống. Hệ điều khiển mờ lai sẽ phỏt huy hết cỏc ưu điểm của bộ điều khiển mờ và bộ điều khiển rừ.
Hệ mờ lai (Fuzzy- hybrid) là một hệ thống điều khiển tự động trong đú thiết bị điều khiển bao gồm hai thành phần:
- Phần thiết bị điều khiển rừ (thường là bộ điều khiển PID kinh điển); - Phần thiết bị điều khiển mờ.
Sử dụng bộ điều khiển mờ lai sẽ phỏt huy được ưu điểm của cả bộ điều khiển mờ và bộ điều khiển rừ (hay bộ điều khiển PID kinh điển). Ta xột hệ thống điều khiển cú hai cấu trỳc vũng, một trong hai vũng điều khiển sử dụng bộ điều khiển mờ. Vỡ vậy cú hai khả năng kết hợp là:
- Khả năng 1: Bộ điều khiển mờ được sử dụng ở mạch vũng điều khiển trong; mạch vũng điều khiển ngoài sử dụng bộ điều khiển kinh điển PID. Bộ điều khiển mờ lai xõy dựng theo phương phỏp này được gọi là bộ điều khiển mờ lai kinh điển.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
khiển trong; mạch vũng điều khiển ngoài sử dụng bộ điều khiển mờ để chỉnh định tham số cho bộ điều khiển PID. Bộ điều khiển mờ lai xõy dựng theo phương phỏp này được gọi là bộ điều khiển mờ lai chỉnh định mờ tham số bộ điều khiển PID.
a. Bộ điều khiển mờ lai kinh điển.
Khi thiết kế bộ điều khiển mờ lai kinh điển, trước hết ta cú thể thiết kế bộ điều khiển mờ ở mạch vũng trong mà chưa cần quan tõm đến điều kiện ổn định của hệ thống. Sau đú, khi thiết kế bộ điều khiển PID ở mạch vũng ngoài ta mới cần xột đến vấn đề ổn định. Như vậy bộ điều khiển PID ở mạch vũng ngoài sẽ thực hiện chức năng giỏm sỏt ổn định của hệ thống, cũn bộ điều khiển mờ ở mạch vũng trong sẽ đảm bảo chất lượng điều chỉnh cho hệ thống. Chức năng giỏm sỏt của bộ điều khiển PID ở mạch vũng ngoài được lý giải như sau: Nếu bộ điều khiển mờ ở mạch vũng trong hoạt động tốt tức là đảm bảo chất lượng điều chỉnh cho hệ thống thỡ bộ điều khiển PID ở mạch vũng ngoài khụng tham gia vào cụng việc điều chỉnh. Khi bộ điều khiển mờ ở mạch vũng trong hoạt động khụng tốt, cú khuynh hướng gõy mất ổn định cho hệ thống thỡ bộ điều khiển PID ở mạch vũng ngoài sẽ can thiệp nhằm đó hệ thống về trạng thỏi ổn định.
Hỡnh 1. 11 - Mụ hỡnh bộ điều khiển mờ lai kinh điển
b. Bộ điều khiển mờ lai cascade.
Một hệ mờ lai khỏc được biểu diễn (Hỡnh 1.12) ở đú phần bự tớn hiệu điều chỉnh ∆u được lấy ra từ bộ điều khiển mờ.
Trong Trường hợp hệ thống cú cấu trỳc như trờn thỡ việc chọn cỏc đại lượng đầu vào của hệ mờ phụ thuộc vào từng ứng dụng cụ thể. Tất nhiờn cỏc đại lượng thường được sử dụng làm tớn hiệu vào của hệ mờ là tớn hiệu chủ đạo x, sai lệc
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
e, tớn hiệu ra y cựng với cỏc đạo hàm hoặc cỏc tớch phõn của cỏc đại lượng này. Về nguyờn tắc cú thể sử dụng cỏc đại lượng khỏc của đối tượng cũng như sử dụng cỏc nhiễu xỏc định được.
Hỡnh 1. 12 - Cấu trỳc hệ mờ lai Cascade
c. Bộ điều khiển mờ chỉnh định tham số bộ điều khiển PID.
Cơ sở của phương phỏp này là dựa vào việc phõn tớch sai lệch e(t) và đạo hàm của sai lệch, cỏc tham số KP, TI, TD của bộ điều khiển PID sẽ được tự động chỉnh định theo phương phỏp chỉnh định mờ của Zhao, Tomizuka và Isaka.
d. Bộ điều khiển mờ tự chỉnh cấu trỳc.
Bộ điều khiển mờ tự chỉnh định cỏc luật điều khiển được gọi là bộ điều khiển mờ tự chỉnh cấu trỳc. Bộ chỉnh định được thiết kế đảm bảo đầu ra là giỏ trị hiệu chỉnh của tớn hiệu điều khiển u(t) (tớn hiệu ra của bộ điều khiển). Để thay đổi luật điều khiển trước tiờn là phải xỏc định được quan hệ giữa giỏ trị được hiệu chỉnh ở đầu ra của bộ điều khiển với giỏ trị biến đổi ở đầu vào. Do vậy cần cú mụ hỡnh thụ của đối tượng, mụ hỡnh này dựng để tớnh toỏn giỏ trị đầu vào tương ứng với một giỏ trị đầu ra cần đạt được của bộ điều khiển. Dựa trờn tớn hiệu ra mong muốn và tớn hiệu vào tương ứng của bộ điều khiển cú thể xỏc định và hiệu chỉnh cỏc nguyờn tắc điều khiển, cỏc nguyờn tắc này đảm bảo chất lượng điều khiển của hệ thống. Đối với những đối tượng bậc cao cú thời gian trễ lớn cú thể cú thời gian chỉnh định chậm, cũn đối với cỏc hệ thống bậc thấp cú thời gian trễ nhỏ yờu cầu thời gian chỉnh định nhanh. Việc chỉnh định chỉ cú ý nghĩa khi quỏ trỡnh chỉnh định kết thỳc trước khi hệ thống kết thỳc quỏ trỡnh quỏ độ.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/