CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 11 DAN NHAP 12 LOGIC MG 13 BO DIEU KHIEN MO CO BAN 1.1 Bộ điều khiển mờ SISO 1.2 - Bộ điều khiển mờ MISO 14 CAI THIEN BO DIEU KHIEN MO CO BAN 15 UNG DUNG BO DIEU KHIEN MO 1.6 THUC HANH, BÀI TẬP CHƯƠNG 2 LOGIC MỜ 21 LICH SU PHAT TRIEN CUA LOGIC MO ze CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 2.1 Tập kinh điển 2⁄22. Tập mờ 23 CAC PHÉP TOÁN TREN TAP MỜ.3 Phép bù 24 MỜ HÓA 2. Biến ngôn ngữ và giá trị biến ngôn ngữ 2.2 Mờhóa 25 LUẬT MỜ 2.6 SUY DIỄN MỜ 31 2.1 Suy diễn mờ MAX-MIN 31 2.2 Suy diễn mờ MAX-PROD.1 Phương pháp cực đại 38 2.2 - Phương pháp điểm trọng tâm 40 BÀI TẬP 42 CHUONG 3 DIEU KHIEN MỜ 45 3.1 NGUYEN TAC DIEU KHIEN MO 45 3.1 Bạn đã thực hiện iều khiến mờ hằng ngày? 45 3. Bạn đã thực hiện khiên mờ hằng ngày? 46 3.
THIET KE BO DIEU KHIEN MO CO BAN SISO 47 3.1 Dinh nghia bai toán 47 3.2 Phuong php thiết kế 48 3. THIET KE BO DIEU KHIEN MO CO BAN MISO 39 3.1 Dinh nghia bài toán 59 3. Phương pháp thiết kế 61 BÀI TẬP. 74 CHUONG 4 CAI THIEN CHAT LUQNG BQ DIEU KHIE 7 4.1 NHAC LAI DIEU KHIỂN PID 7 4.
DIBU KHIEN TY LE MO FP 78 4. DIEU KHIEN VI PHAN TY LE MO FPD 82 4.4 DIEU KHIEN TICH PHAN TY LE MG FPI 86 4. DIEU KHIEN MO TANG CƯỜNG 88 4.6 DIEU KHIEN VI PHAN TY LE MO + TICH PHAN 90 4.7 DANH GIA CAC BO DIEU KHIEN MO CAI TIEN 92 BÀI TẬP. 94 CHƯƠNG 5 ỨNG ĐỤNG ĐIÊU KHIÊN MỜ 95 5.1 DIEU KHIEN MO HE THONG DEN GIAO THONG 95 5.1 Định nghĩa bài toán 95 5.2 Ước lượng mật độ xe 95 5.
Thiết kế bộ điều khiển mờ 98 5. So sánh giữa hai độ chế định thời và thông minh. 100 82, DIEU KHIEN MG THIET BI RTOXO 101 5.1 Định nghĩa bải toán 102 5. Thidt kế bộ điều khiển PI mờ 102 53 THUC NGHIEM DIEU KHIEN THIẾT BỊ RT0X0 108 5.1 Điều khiển mờ hệ ồn định mực chất lỏng RT010 108 542 Đi khiên mờ hệ ôn định lưu lượng RT020 109 5.
Diều khiển mờ n định áp suất RT030 Ml CHƯƠNG 6 THỰC HÀNH 114 BÀI 1. ĐIÊU KHIÊN MỜ HỆ RT010 116 BAI2. DIEU KHIEN MO HE RT020 121 BAI 3. DIEU KHIEN MO HE RT030 126 BÀI4.
ĐIỀU KHIỂN MỜ HỆ RT040. 131 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 136 PHỤ LỤC 139 CHUONG 1 GIỚI THIỆU Ngày nay bộ điều khiển mờ được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, Trong các sản phẩm tiêu dùng, nó được áp dụng đề điều khiển máy giặt, nỗi com điện hay máy quay phim. nó được dùng để kiêm soát các lò nhiệt, xe điện hay robot.
Bộ điều khiển mờ hoạt động dựa trên các luật điều khiển mờ, được xây dựng dựa theo ngôn ngữ tự nhiên và khả năng tư duy của con người. Do vậy, điều khiến mờ có thê xem là một nhánh của điều khiển thông minh. từ các diỄn đàn, các trang web, các giáo trình đến các sách chuyên khảo. Tuy nhiên, phần lớn các giáo trình và sách chính thong được trình bày khá nặng, về lý thuyết và hàn lâm, làm cho người đọc khó tiếp cận.
Trong phạm vỉ giáo trình này, phan lý thuyết về điều khiên mờ sẽ không được đề cập sâu và nội dung của giáo trình hướng đến việc giúp cho người mới tìm hiểu có thể thiết kế và thực nghiệm được các kỹ thuật điều khiển mờ. Nhiều mã chương trình ví dụ được cung cấp đề giúp người đọc có thể thiết kế và mô phỏng các bộ điều khiển mờ trong môi trường MATLAB/Simulink. Ngoài ra, giáo trình cũng cung cấp phần thực hành trên thiết bị, đòi hỏi phải triển khai tại phòng thí nghiệm.1 DAN NHAP Hằng ngày, chúng ta điều khiển xe gắn máy trên đường, phải chăng. chúng ta đã thực hiện việc điều khiên mở tốc độ xe một cách vô thức? Thật mong muốn thi a điều chỉnh ga “hơi giám " một chút.
Nếu bằng” vận tốc mong muốn thì ta sa.2 LOGIC MO Các niệm về logic mờ và các cơ sở toán học logic sẽ được trình bày ở Chương 2 của giáo trình. Ở đó, chúng ta sẽ đi từ các phép toán trên tập kinh điền (tập rð) đến các phép toán trên tập mờ. Hai phép toán thông dụng trên tập mờ là phép hợp và phép giao. Mỗi phép toán lại có nhiều công thức để xác định, tuy nhiên, chúng ta sẽ tập trung nhiều vào phép hợp theo luật MAX và phép giao theo luật MIN, như minh họa trên Hình 1.
det eo = xong Tắcmuốiđộ + “™~ thực Teds Hình 1.1 Minh họa điều khiển mờ trong cuộc sống a8) Hut) Hel) Maral) Hu) Hal) x x 4) 9) Hình 1.2 Phép toán thông dụng trên tập mờ: a) phép hợp theo luật MAX, b) phép giao theo luật MIN Ngoài ra, một số lệnh co ban cia “Fuzzy Logic Toolbox” cua MATLAB cũng được sử dung dé minh họa cho việc tính toán trên các tập mờ. Chẳng hạn, ta có thẻ sử dụng Code_C11 để vẽ một tập mờ và ác định độ phụ thuộc tương ứng tại điểm đang xét, như Hình 1. % Code C11: Xác định độ phụ thuộc tập mở Gauss 3 by nengonéctu.1:12]"; mf = fismf (@gaussmf, [1.1]) họ1d on, plot([x1,x1], [0,1], *~=b*, [x(1),x11, [y1,y11,* plot (1, y1, "dt, 'markerfacecolor','r") ; text (3.3 Xác định độ phụ thuộc tập mờ Gauss 1.3 BO DIEU KHIEN MỜ CƠ BẢN Các kỹ thuật thiết kế bộ điều khiển mờ cơ bản sẽ được trình bày ở Chương 3. ‘ing la chuong trong tâm của giáo trình, với kỳ vọng người đọc có thê tham khảo để tự thiết kế và mô phỏng được bộ điều khiển mờ SISO (single input single output) va tu khiển mờ MISO (multiple input single output).
t e giữa tín hiệu tham khảo. và đáp ứng của đối tượng, ngõ ra là tín hiệu điều khiển ø (Hình 1. Để thiết kế bộ điều khiển mờ SISO, ta sẽ tìm hiểu 6 bước cơ bản, gồm: Bước 1: Xác định giới hạn của các biến ngôn ngữ vào/ra của bộ điều khiển mờ. - Bước 2; Mờ hóa các biển ngôn ngữ vào/ra.
~_ Bước 3; Lập luật điều khiển. -_ Bước 4: Chọn cơ cl ế suy diễn mờ. - Bước 5: Chọn phương pháp giải mờ. -_ Bước 6: Mô phỏng kiểm chứng.
Trong mỗi bước triển khai, phan lý thuyết sẽ được giới thiệu và phần thực nghiệm sẽ được minh họa cụ thể thông qua mô phỏng. Người đọc nên dựa theo các minh họa trong giáo trình đẻ thực hiện lại các bước này, nhằm từng bước tiếp cận bộ điều khiển mờ. Để làm quen với bộ điều khiển mờ SISO, ta tiến hành mô phỏng trên. MATLAB bộ điều khiển đã được dựng sẵn.
Tờ MATLAB, sau khi đặt đúng đường dẫn, ta tiến hành nạp bộ điều khiển mở SISO vào bộ nhớ, thông qua việc chạy Code_C12 sau: % Code C12 - Mo phong bo đieu khien mo SISO % Nạp bộ điều khiển đã kế vào bệ nhớ S$ lưu ý đặt đúng đường SI8O fis = read£is('Code_C13_SISOfis.fis') Sau khi chạy Code_C12, bộ điều khiển được nạp vào bộ nhớ có tên là SISOfis - đây là bộ điều khiển mở được dựng sẵn trong Code_C13. Để ti hành mô phỏng bộ điều khiển, ta tiếp tục mở Code_C14, để nạp mô hình điều khiển vòng kín cho đối tượng có hàm truyền đơn giản, như minh họa trên Hinh 1. TW LS L yy ret Fuzzy Controller Hình 1.4 Mô phỏng bộ điều khién mé SISO (Code_C14) Thực hiện mô phỏng sơ đồ Hình 1.4, một cửa sổ minh họa quá trình suy diễn và giải mở sẽ hiện ra như Hình 1. Cửa sô này minh họa cho ta thấy ứng với một giá trị ngõ vào e, thì bộ điều khiến mờ sẽ cung cắp một giá trị điều khiển ø, tác động lên đối tượng, nhằm kéo đáp ứng y của đối tượng nhanh chóng đạt được giá trị tham khảo y;„.
Đáp ứng y và tín higu tham khao rer được thê hiện trên Hình 1.2 Bộ điều khiến mờ MISO. Quá trình thiết kế bộ điều khiên mờ MISO cũng đòi hỏi trải qua 6 bưới cơ bản, tương tự như thiết kế bộ điều khiên mờ SISO. Tuy nhiên, việc thiết kế phức tạp hơn, do bộ điều khiển này tăng cường thêm một ngõ vào đe, là đạo hàm của sai biệt e (Hình 1. Khó khăn nhất của các bước thiết kế bộ.
điều khiển mờ MISO là khâu lý luận để xây dựng luật điều khiển. Nội dung này sẽ được trình bầy chỉ tiết rong Chương 3, cùng với các ví dụ minh họa để người đọc dễ tiếp cận.5 Suy diễn v: ‘System response o 1 2 3 «4 5 6 7 68 9 1 Time (seconds) Hinh 1.6 Đáp ứng của bộ điều khiển mo SISO h Để làm quen với bộ điều khiển mờ MISO, ta tiến hành phỏng bộ điều khiển đã được dựng si. Từ MATLAB, ta nạp bộ điều khién mo MISO vào bộ nhớ, thông qua việc chạy Code C15 sau: % Code C15 - Mo phong bo đieu khien mo MISO, $ Nạp bộ điều khiển đã thiết kế vào bộ nhớ. MISOFis = readfis(*Code C16 MISOfis.
fis") Sau khi chay Code_C1. , bộ điểu khiển được nạp vào bộ nhớ có tên là MISOR: day là điều khi mờ được dựng sẵn trong Code_C16. Để hiển thị các luật điều khiên, từ cửa s lệnh của MATLAB, ta có thê sử lệnh đơn giản sau: 3 Hiển thị luật của bộ điều khién md MISO % Từ cũa số lệnh, hãy gõ vào: lowrule (MISOfis]- (-l) Sau khi chạy lệnh snowzu1e (wrso£is), 25 luật điều khiển MISO sẽ được. ệt kê, có dạng sau: ans = 25x61 char ay "1, If (e is Ram) and (de is Rxvong) then (u i Reham) (1) "2, If (e is Ram) and (de is Xtong) then (u is ay "25.
Tf (e is Rduong) and (de is Rlen) then (u is Rnhanh) (1)" Để mô phỏng bộ điều khiển, ta tiến hành mở Code_C17, để nạp mô hình điều khiên vòng kín, như minh họa trên Hình 1. |_| __10 9| 2+10+l yy ret MISO Fuzzy = 'Conroler Hình 1.7 Mô phỏng bộ điều khiến mờ MISO (Code_C17) 'Thực hiện mô phỏng sơ đồ Hình 1.7, một cửa số minh họa quá trình suy. cdiễn và giải mờ sẽ hiện ra như Hình 1. Cửa số này minh họa cho ta thấy ứng với một cặp giá trị ngõ vào (e, đe) thì bộ điều khiên mờ sẽ cung cấp một giá.
trị điều khiển ø. Mỗi dong trén Hình 1.8 minh họa cho một luật điều khi Một cách đơn giản, quan sát Hình I.9 thi u=379 u=379 1 “ _= 16 La) 16 17 18 19 ——— 2 L—~ 25 2 ———z 60 60 Hình 1.8 Suy diễn và giai m MISO Tín hiệu điều khiển ø sẽ tác động lên đối tượng, nhằm kéo đáp ứng v' tượng nhanh chóng đạt được giá trị tham khảo y.; xem minh họa kết quả điều khiên trên Hình 1.