Thực tế ứng dụng của kỹ thuật điều khiển mờ cho thấy rằng không phải cứ thay thế một bộ điều khiển kinh điển bằng một bộ điều khiển mờ thì sẽ có một hệ thống tốt hơn. Tuy nhiên trong nhiều trƣờng hợp để phát huy hết ƣu điểm của mỗi loại bộ điều khiển mờ và bộ điều khiển rõ và để hệ thống có đặc tính động học tốt, bền vững hơn, cần phải thiết kế thiết bị điều khiển lai giữa bộ điều khiển mờ và bộ điều khiển kinh điển, ngƣời ta thƣờng dùng các hệ kết hợp giữa bộ điều khiển rõ và bộ điều khiển mờ với nhau. Từ đó dẫn đến khái niệm “ hệ mờ lai” và lĩnh vực thiết kế , ứng dụng bộ điều khiển mờ lai để nâng cao chất lƣợng hệ thống . Hệ
Cơ cấu thích nghi Đối tƣợng Nhận dạng Bộ điều khiển x y -
điều khiển mờ lai sẽ phát huy hết các ƣu điểm củ nộ điều khiển mờ và bộ điều khiển rõ.
Hệ mờ lai (Furry - hybid) là một hệ thống điều khiển tự động trong đó thiết bị điều khiển gồm hai thành phần: Phần thiết bị điều khiển rõ (thƣờng là bộ điều khiển kinh điển PID ) và phần thiết bị điều khiển mờ
Sử dụng bộ điều khiển mờ lai sẽ phát huy đƣợc ƣu điểm của cả bộ điều khiển mờ và bộ điều khiển rõ (hay bộ điều khiển PID kinh điển ) . Ta xét hệ thống điều khiển có hai cấu trúc vòng , một trong hai vòng điều khiển sử dụng bộ điều khiển mờ. vì vậy có hai khả năng kết hợp là :
- Khả năng 1: Bộ điều khiển mờ đƣợc sử dụng ở mạch vòng điều khiển trong ; mạch vòng điều khiển ngoài sử dụng bộ điều khiển kinh điển PID . Bộ điều khiển mờ lai xây dựng theo phƣơng pháp này đƣợc gọi là bộ điều khiển mờ lai kinh điển .
- Khả năng 2: Bộ điều khiển kinh điển PID đƣợc sử dụng ở mạch vòng điều khiển trong ; mạch vòng điều khiển ngoài sử dụng bộ điều khiển ngoài dùng bộ điều khiển mờ để chỉnh định tham số cho bộ điều khiển PID . Bộ điều khiển mờ lai xây dựng theo phƣơng pháp này đƣợc gọi là bộ điều khiển mờ lai chỉnh định tham số bộ điều khiển PID.
Bộ điều khiển mờ lai kinh điển:
Khi thiết kế bộ điều khiển mờ lai kinh điển, trƣớc hết ta có thể thiết kế bộ điều khiển mờ ở mạch vòng trong mà chƣa cần quan tâm đến điều kiện ổn định của hệ thống. Sau đó khi thiết kế bộ điều khiển PID ở mạch vòng ngoài ta mới cần xét tới vấn đề ổn định. Nhƣ vậy bộ điều khiển PID ở mạch vòng ngoài sẽ thực hiện chức năng giám sát ổn định hệ thống , còn bộ điều khiển mờ ở mạch vòng trong sẽ đảm bảo chất lƣợng điều chỉnh cho hệ thống.
Chức năng giám sát của bộ điều khiển PID ở mạch vòng ngoài đƣợc lý giải nhƣ sau: nếu bộ điều khiển mờ ở mạch vòng trong hoạt động tốt tức là đảm bảo chất lƣợng điều chỉnh cho hệ thống thì bộ điều khiển PID ở mạch vòng ngoài không tham gia vào công việc điều chỉnh. Khi bộ điều khiển mờ ở mạch vòng trong
hoạt động tốt, có khuynh hƣớng gây mất ổn định cho hệ thống thì bộ điều khiển PID ở mạch vòng ngoài sẽ can thiệp nhằm đƣa hệ thống về trạng thái ổn định.
Hình 2.30. Mô hình bộ điều khiển mờ lai kinh điển
Bộ điều khiển mờ lai cascade:
Trong hệ mờ lai khác đƣợc biểu diễn nhƣ hình 2.30 , ở trong đó phần bù tín hiệu điều chỉnh u đƣợc lấy ra từ bộ điều khiển mờ.Trong trƣờng hợp hệ thống có cấu trúc nhƣ trên thì việc chọn các đại lƣợng đầu vào của hệ mờ phụ thuộc vào từng ứng dụng cụ thể . Tất nhiên các đại lƣợng thƣờng đƣợc sử dụng làm tín hiệu vào của hệ mờ là tín hiệu chủ đạo x, sai lệch e, tín hiệu ra y cùng với các đạo hàm hoặc các tích phân của các đại lƣợng này. Về nguyên tắc có thể sử dụng các đại lƣợng khác của đối tƣợng cũng nhƣ sử dụng các nhiễu xác định đƣợc.
Hình 2.31. Cấu trúc hệ mờ lai Cascade
y Đối tƣợng
Bộ điều
khiển PID Bộ điều khiển mờ e x Thiết bị đo lƣờng u Bộ điều khiển mờ y Đối tƣợng Bộ điều khiển kinh điển u x u - +