Đồ Án HCMUTE: Ứng Dụng Điều Khiển Thông Minh Trong Ngành Công Nghiệp

Đồ án nghiên cứu hcmute ứng dụng điều khiển thông minh trong công nghiệp, áp dụng công nghệ tiên tiến, tối ưu giải pháp kỹ thuật cho bài toán .

• Tác giả: Lê Ngọc Bình
• Người hướng dẫn: ThS. Tạ Văn Phương
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điều Khiển Và Tự Động Hóa
• Đề tài: Ứng Dụng Điều Khiển Thông Minh Trong Công Nghiệp
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT ĐỀ TÀI
• ABSTRACT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1.2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
• 1.3. NỘI DUNG NHIÊN CỨU
• 1.4. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
• 1.5. BỐ CỤC CỦA ĐỀ TÀI
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Bộ điều khiển FUZZY
• 2.2. Tổng quan hệ thống áp suất
• 2.3. Lý thuyết điều khiển vòng kín
• 2.4. Giải pháp dự phòng dựa trên chương trình chuyển mạch tự động
• 2.5. Chuẩn đoán lỗi hệ thống
• 2.6. Truy xuất và thiết lập dữ liệu hệ thống
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG
• 3.1. Thiết kế hệ thống
• 3.2. Mô hình ổn định áp suất
• 3.3. Lựa chọn thiết bị
• 3.3.1. Module Controlnet 1756-CNBR
• 3.3.2. Module DeviceNet 1756-DNB
• 3.3.3. Module Ethernet 1756-ENBT
• 3.3.4. Cảm biến áp suất PSA-01
• 3.3.5. Biến tần PowerFlex 700s
• 3.3.6. Màn hình PanelView Plus 7
• 4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN MỀM
• 4.1. Yêu cầu điều khiển hệ thống
• 4.2. Thiết kế bộ điều khiển FLC
• 4.3. Thiết kế giải pháp dự phòng cho hệ thống
• 4.4. Chương trình điều khiển dùng FLC, hệ thống dự phòng, màn hình giám sát và lưu trữ dữ liệu trên SQL
• 4.5. Phần mềm sử dụng
• 4.5.1. RSNetWorx for ControlNet
• 4.5.2. RSnetworx for Devicenet
• 4.5.3. RSLogix5000 Fuzzy Designer v16
• 4.5.4. Factory Talk View
• 4.5.5. Phần mềm SQL Server 2008
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC HIỆN
• 5.1. Điều khiển mô hình ổn định áp suất dùng FLC
• 5.2. Kết quả giải pháp dự phòng cho hệ thống
• 5.3. Kết quả cảnh báo lỗi trên màn hình HMI và SCADA
• 5.4. Lưu trữ dữ liệu trên SQL Server
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 6.1. Kết luận
• 6.2. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC 1: CHƯƠNG TRÌNH PLC
• PHỤ LỤC 2: CHƯƠNG TRÌNH FACTORY TALK
• PHỤ LỤC 3: MÀN HÌNH SCADA TRÊN MÁY TÍNH

Tóm tắt

I. Tổng Quan

Trong bối cảnh công nghiệp 4.0, việc áp dụng điều khiển thông minh trở thành một yếu tố quan trọng để nâng cao hiệu quả sản xuất. Hệ thống điều khiển hiện đại không chỉ giúp tối ưu hóa quy trình mà còn đảm bảo tính liên tục và ổn định cho các hoạt động sản xuất. HCMUTE đã nghiên cứu và phát triển các giải pháp tự động hóa nhằm đáp ứng nhu cầu này. Việc áp dụng công nghệ thông minh trong công nghiệp không chỉ giúp giảm thiểu thời gian ngừng máy mà còn nâng cao chất lượng sản phẩm. Theo đó, việc sử dụng robot công nghiệp và Internet of Things (IoT) trong các nhà máy thông minh đã trở thành xu hướng tất yếu.

1.1. Tầm Quan Trọng Của Điều Khiển Thông Minh

Hệ thống điều khiển thông minh cho phép các nhà máy tự động hóa quy trình sản xuất, từ đó giảm thiểu sai sót và lãng phí. Cảm biến thông minh và hệ thống IoT giúp thu thập dữ liệu thời gian thực, từ đó đưa ra các quyết định chính xác và kịp thời. Việc áp dụng công nghệ thông tin trong quản lý sản xuất cũng giúp tối ưu hóa quy trình, nâng cao hiệu quả và giảm thiểu chi phí. Theo một nghiên cứu gần đây, các nhà máy áp dụng smart factory có thể tăng năng suất lên đến 30% so với các nhà máy truyền thống.

II. Giải Pháp Công Nghệ

Để thực hiện ứng dụng điều khiển thông minh, HCMUTE đã phát triển một số giải pháp công nghệ tiên tiến. Một trong những giải pháp nổi bật là việc sử dụng bộ điều khiển Fuzzy để điều khiển các hệ thống phi tuyến. Giải pháp dự phòng dựa trên software output switching cũng được áp dụng để đảm bảo tính liên tục của hệ thống. Việc thiết kế hệ thống điều khiển với khả năng tự động phát hiện lỗi và khắc phục kịp thời là rất cần thiết trong môi trường sản xuất hiện đại. Các giải pháp này không chỉ giúp nâng cao hiệu quả mà còn đảm bảo an toàn cho hệ thống.

2.1. Thiết Kế Hệ Thống Điều Khiển

Hệ thống điều khiển được thiết kế với nhiều lớp bảo vệ, bao gồm hệ thống tự động và hệ thống giám sát. Việc sử dụng PLC kết hợp với Fuzzy logic cho phép điều khiển chính xác các thông số như áp suất và nhiệt độ. Hệ thống cũng được trang bị giao diện SCADA để theo dõi và điều khiển từ xa. Điều này không chỉ giúp người quản lý dễ dàng theo dõi tình trạng hoạt động mà còn cho phép can thiệp kịp thời khi có sự cố xảy ra.

III. Ứng Dụng Thực Tiễn

Các ứng dụng của điều khiển thông minh tại HCMUTE đã cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Việc áp dụng công nghệ thông minh trong các nhà máy đã giúp giảm thiểu thời gian ngừng máy và tăng cường khả năng cạnh tranh. Các mô hình smart factory đã được triển khai thành công, cho phép các nhà máy hoạt động liên tục và hiệu quả hơn. Hệ thống cảm biến thông minh và robot công nghiệp đã được tích hợp vào quy trình sản xuất, giúp tối ưu hóa từng bước trong chuỗi cung ứng.

3.1. Kết Quả Đạt Được

Kết quả từ các dự án ứng dụng cho thấy rằng việc áp dụng công nghệ thông minh đã giúp tăng năng suất lên đến 25% và giảm thiểu chi phí sản xuất. Hệ thống quản lý sản xuất thông minh đã cho phép các nhà máy theo dõi và điều chỉnh quy trình sản xuất một cách linh hoạt. Các giải pháp dự phòng cũng đã chứng minh hiệu quả trong việc giảm thiểu thời gian ngừng máy, từ đó nâng cao hiệu quả kinh tế cho doanh nghiệp.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong các hệ thống tự động hóa công nghiệp hiện đại, tính liên tục của quy trình sản xuất đóng vai trò quyết định đến hiệu quả kinh tế, chất lượng sản phẩm và sự an toàn của toàn bộ nhà máy. Tại các nhà máy điện, trạm năng lượng gió hay hệ thống cấp nước phân phối, việc gián đoạn vận hành do sự cố phần cứng hoặc dừng máy đột ngột không chỉ gây lãng phí nguyên vật liệu mà còn dẫn đến những tổn thất kinh tế nghiêm trọng. Xuất phát từ thực tế đó, yêu cầu đặt ra cho các hệ thống điều khiển công nghiệp là phải hoạt động liên tục, có khả năng tự động khoanh vùng sự cố và duy trì điều khiển thông qua các giải pháp dự phòng (Redundancy).

Bên cạnh độ tin cậy phần cứng, việc kiểm soát các đối tượng phi tuyến trong công nghiệp—điển hình là hệ thống điều áp đường ống và bồn chứa—luôn gặp nhiều thách thức. Phương pháp khởi động động cơ bơm trực tiếp truyền thống bằng contactor thường gây sụt áp lưới điện, sốc áp lực đường ống, tiêu hao điện năng và làm giảm tuổi thọ thiết bị. Khi ứng dụng biến tần và bộ điều khiển PID kinh điển, việc xác định chính xác mô hình toán học và cài đặt thông số tối ưu cho hệ phi tuyến đòi hỏi nhiều kinh nghiệm hiệu chỉnh. Trong bối cảnh đó, kỹ thuật điều khiển mờ (Fuzzy Logic Controller - FLC) là giải pháp thích nghi hiệu quả, cho phép điều khiển hệ thống thông qua các tập luật ngôn ngữ mà không phụ thuộc vào mô hình toán học chính xác.

Đồ án tốt nghiệp "Ứng dụng điều khiển thông minh trong công nghiệp" của nhóm tác giả Lê Ngọc Bình và Trần Thị Linh Nhi (ngành Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh, năm 2019) tập trung giải quyết đồng thời hai bài toán trọng tâm:

1. Thiết kế bộ điều khiển Fuzzy Logic nhằm duy trì ổn định áp suất cho mô hình bồn áp suất công nghiệp.
2. Xây dựng giải pháp dự phòng ở cấp độ CPU dựa trên mạng truyền thông công nghiệp ControlNet bằng kỹ thuật chuyển mạch phần mềm (Software Output Switching).
3. Duy trì hoạt động liên tục của hệ thống khi trạm chính (Primary Station) gặp các sự cố như lỗi phần cứng nghiêm trọng (Major Fault), chuyển sang chế độ nạp chương trình (Program Mode) hoặc mất nguồn chassis.
4. Tối ưu hóa thời gian chuyển mạch giữa hai bộ điều khiển PLC nhằm hạn chế tối đa sự gián đoạn tín hiệu ngõ ra tại trạm I/O từ xa.
5. Xây dựng chương trình chẩn đoán, phân loại và đọc mã lỗi hệ thống phục vụ công tác giám sát tại chỗ và từ xa.
6. Thiết kế giao diện SCADA trên máy tính và màn hình HMI, tích hợp khả năng lưu trữ dữ liệu thông số áp suất vào hệ quản trị cơ sở dữ liệu.

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là hệ thống ổn định áp suất sử dụng biến tần, động cơ bơm và cấu trúc mạng điều khiển dự phòng gồm 2 bộ xử lý ControlLogix cùng chia sẻ điều khiển một trạm remote I/O. Phạm vi nghiên cứu giới hạn ở cấp độ dự phòng CPU thông qua giải pháp phần mềm trên nền tảng thiết bị Rockwell Automation tại phòng thí nghiệm chuyên ngành, chưa thực hiện dự phòng toàn diện ở cấp độ mạng kép và thiết bị chấp hành.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp thiết kế

Hệ thống điều khiển trong đồ án được xây dựng dựa trên sự kết hợp giữa lý thuyết điều khiển vòng kín, giải thuật điều khiển mờ và các chuẩn truyền thông công nghiệp của hãng Rockwell Automation.

Lý thuyết điều khiển mờ (Fuzzy Logic Control)

Cấu trúc bộ điều khiển mờ gồm 4 khối chức năng:

• Khối mờ hóa (Fuzzification): Chuyển đổi các giá trị rõ từ cảm biến (sai số $e$ và đạo hàm sai số $de$) thành các giá trị ngôn ngữ thông qua các hàm liên thuộc (Membership Functions - MF). Các dạng hàm liên thuộc được khảo sát gồm hàm tam giác (Triangular), hình thang (Trapezoidal), Gaussian, Generalized Bell và Sigmoid.
• Khối luật mờ (Fuzzy Rule Base): Hệ thống các luật "Nếu - Thì" (If - Then) mô tả quan hệ giữa các biến ngôn ngữ đầu vào và tín hiệu điều khiển đầu ra dựa trên kinh nghiệm vận hành.
• Khối hợp thành (Inference Engine): Sử dụng phép suy diễn Max-Min theo nguyên lý Mamdani với các toán tử t-norm (phép giao chuẩn Min, tích đại số Algebraic Product, phép giao Łukasiewicz).
• Khối giải mờ (Defuzzification): Biến đổi tập mờ kết quả thành giá trị rõ tác động đến cơ cấu chấp hành. Đồ án áp dụng phương pháp trọng tâm (Center of Gravity - COG) để đảm bảo ngõ ra biến thiên liên tục, đồng thời so sánh với phương pháp trung bình cực đại (Mean of Maxima - MOM).

Mạng truyền thông công nghiệp

• ControlNet: Mạng điều khiển thời gian thực tốc độ cao (5 Mbps) sử dụng cáp đồng trục, hỗ trợ tối đa 99 node. ControlNet đóng vai trò mạng xương sống kết nối trạm Primary Station (PS), Secondary Station (SS) và trạm Remote I/O chassis, cho phép chia sẻ dữ liệu ngõ vào và kiểm soát ngõ ra chuyển mạch.
• DeviceNet: Mạng bus cấp chấp hành dựa trên giao thức CAN, tốc độ truyền 125, 250 hoặc 500 Kbps với cấu trúc trục chính (backbone) và đường nhánh (drop line), hỗ trợ tối đa 64 node (địa chỉ 0–63) quản lý biến tần và thiết bị đo.
• EtherNet/IP: Mạng truyền thông công nghiệp mở theo chuẩn TCP/IP phục vụ truyền thông dữ liệu cấp giám sát, kết nối PLC với máy tính SCADA và màn hình HMI.

Chuẩn dữ liệu và chẩn đoán lỗi hệ thống

• Chuẩn IEEE 754: Chuẩn biểu diễn số thực dấu phẩy động 32-bit (1 bit dấu $s$, 8 bit mũ $e$ với độ lệch bias 127, và 23 bit định trị $m$) được áp dụng để giải mã tín hiệu áp suất đọc về từ ngõ vào Analog Input 1 của biến tần PowerFlex 700S.
• Lệnh GSV (Get System Value) và SSV (Set System Value): Các lệnh chuyên dụng trong môi trường RSLogix 5000 được dùng để truy xuất trực tiếp các đối tượng hệ thống, đọc trạng thái CPU, phát hiện lỗi phần cứng (Major Fault, Minor Fault), kiểm tra trạng thái truyền thông và thực hiện ngắt kết nối ảo (Inhibit) các module I/O khi chuyển mạch.

---

Thiết kế và triển khai hệ thống

Hệ thống được thiết kế theo cấu trúc điều khiển phân tán có khả năng tự phục hồi, bao gồm phần cứng điều khiển, mạng truyền thông và hệ thống phần mềm giám sát.

Cấu hình thiết bị phần cứng

Tên thiết bị / Module	Mã thiết bị (Model)	Nhà sản xuất	Vai trò trong hệ thống
Bộ điều khiển lập trình (CPU)	ControlLogix 1756-L71	Rockwell Automation	Xử lý thuật toán FLC, chẩn đoán lỗi và chuyển mạch dự phòng
Module ControlNet Bridge	1756-CNBR	Rockwell Automation	Giao tiếp mạng ControlNet tốc độ 5 Mbps giữa các chassis
Module DeviceNet Bridge	1756-DNB	Rockwell Automation	Quản lý mạng DeviceNet kết nối biến tần
Module Ethernet Bridge	1756-ENBT / 1756-EN2T	Rockwell Automation	Kết nối mạng EtherNet/IP phục vụ SCADA và HMI
Biến tần điều khiển động cơ	PowerFlex 700S	Allen-Bradley	Điều chỉnh tần số động cơ bơm, thu nhận tín hiệu Analog
Cảm biến áp suất	Autonics PSA-01	Autonics	Đo áp suất hệ thống đường ống, xuất điện áp tuyến tính
Màn hình điều khiển tại chỗ	PanelView Plus 7	Allen-Bradley	Hiển thị thông số vận hành, cảnh báo sự cố tại trạm
Động cơ bơm và bồn áp lực	Động cơ AC 3 pha + Bình tích áp	Thiết bị công nghiệp	Đối tượng tạo và duy trì áp suất chất lỏng/khí

+-------------------------------------------------------------+
|                     MÁY TÍNH SCADA / HMI                    |
|         (FactoryTalk View, C# Monitoring, SQL Server)       |
+-------------------------------------------------------------+
                              | (EtherNet/IP)
       +----------------------+----------------------+
       |                                             |
+--------------+                              +--------------+
| TRẠM CHÍNH   |                              | TRẠM DỰ PHÒNG|
| (Primary PLC)|                              | (Secondary)  |
| 1756-L71     |                              | 1756-L71     |
+--------------+                              +--------------+
       |                                             |
       +----------------------+----------------------+
                              | (ControlNet: 5 Mbps)
                     +-----------------+
                     | TRẠM REMOTE I/O |
                     | Chassis 1756    |
                     +-----------------+
                              | (DeviceNet / Analog)
                     +-----------------+
                     | BIẾN TẦN & BƠM  |
                     | PowerFlex 700S  |
                     | Cảm biến PSA-01 |
                     +-----------------+

Thiết kế thuật toán điều khiển và giải pháp dự phòng

1. Bộ điều khiển mờ (FLC)

Bộ điều khiển FLC được cấu hình trực tiếp trên PLC ControlLogix thông qua phần mềm RSLogix 5000 Fuzzy Designer:

• Biến đầu vào 1 (Sai số $e$): $e = Setpoint - ProcessValue$, được định nghĩa qua các tập mờ ngôn ngữ với các hàm liên thuộc phủ đều trên dải đo áp suất.
• Biến đầu vào 2 (Đạo hàm sai số $de$): $de = \frac{de}{dt}$, phản ánh tốc độ biến thiên của sai số áp suất.
• Biến đầu ra ($u$): Tín hiệu điều khiển tần số gửi đến biến tần PowerFlex 700S để thay đổi tốc độ quay của bơm.
• Cơ chế suy luận và giải mờ: Áp dụng phương pháp giải mờ trọng tâm (COG) nhằm tạo ra tín hiệu điều khiển điện áp/tần số mượt mà, hạn chế tối đa hiện tượng vọt lố và sốc áp cơ khí.

2. Cơ chế chuyển mạch mềm (Software Output Switching)

Giải pháp dự phòng sử dụng 2 chassis CPU riêng biệt: trạm chính (Primary Station - PS) và trạm dự phòng (Secondary Station - SS) cùng kết nối với một trạm Remote I/O qua mạng ControlNet:

• Trong điều kiện bình thường, PS duy trì kết nối tích cực với các module ngõ ra tại Remote I/O và thực thi thuật toán điều khiển FLC. SS liên tục chạy ở chế độ chờ (Shadow Mode) và duy trì lệnh ngắt kết nối phần mềm (Inhibit) đến các module ngõ ra này.
• Hai CPU liên tục trao đổi trạng thái (Peer CPU Status) thông qua mạng truyền thông: kiểm tra vị trí khóa CPU, chế độ hoạt động (Run/Program) và tín hiệu xung nhịp kết nối.
• Khi PS gặp sự cố phần cứng, chuyển sang chế độ Program Mode hoặc mất nguồn chassis, SS lập tức phát hiện sự cố, thực hiện lệnh SSV để giải phóng trạng thái Inhibit (Uninhibit), thiết lập kết nối điều khiển đến các module ngõ ra và tiếp quản toàn bộ hệ thống. Trong thời gian chuyển giao, ngõ ra chuyển qua chế độ Fault Mode trong khoảng thời gian trễ từ vài trăm mili-giây đến vài giây trước khi SS hoàn tất quyền kiểm soát.

3. Hệ thống giám sát SCADA và cơ sở dữ liệu

• Giao diện vận hành: Màn hình HMI PanelView Plus 7 và phần mềm SCADA FactoryTalk View hiển thị biểu đồ áp suất thời gian thực, trạng thái chạy/dừng của biến tần và sơ đồ mạng truyền thông.
• Chẩn đoán sự cố: Ứng dụng ngôn ngữ lập trình C# kết hợp thư viện RSLinx để đọc trực tiếp các biến mã lỗi từ PLC, tự động phân loại và đưa ra chỉ dẫn khoanh vùng lỗi cho người vận hành.
• Lưu trữ dữ liệu: Thiết lập kết nối tự động ghi nhận giá trị áp suất đặt (Setpoint) và giá trị áp suất thực tế (Process Value) vào hệ quản trị cơ sở dữ liệu Microsoft SQL Server 2008 phục vụ phân tích chất lượng điều khiển.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Trình bày bối cảnh thực tiễn về tính cấp thiết của việc vận hành liên tục trong công nghiệp tự động hóa, nguy cơ từ việc dừng máy ngoài kế hoạch và ưu thế của các giải pháp dự phòng mạng. Chương này nêu rõ lý do lựa chọn đối tượng nghiên cứu là hệ thống ổn định áp suất phi tuyến, xác định 6 nội dung nghiên cứu chính, mục tiêu thiết kế bộ điều khiển FLC, xây dựng hệ thống dự phòng chuyển mạch mềm cấp CPU trên nền ControlNet và giới hạn phạm vi đề tài do điều kiện phần cứng tại phòng thí nghiệm.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Cung cấp nền tảng toán học và kỹ thuật cho toàn bộ đề tài:

• Phân tích nguyên lý làm việc của hệ thống bơm điều áp, ưu điểm của việc sử dụng biến tần so với khởi động trực tiếp bằng contactor.
• Lý thuyết điều khiển vòng kín và cấu trúc 4 khối của bộ điều khiển mờ (Fuzzy Logic Controller); định nghĩa tập mờ, hàm thành viên, phép bù, phép hội, phép giao t-norm, mô hình ngôn ngữ và phương pháp suy diễn Max-Min Mamdani, phương pháp giải mờ COG và MOM.
• Cấu trúc và đặc tính kỹ thuật của các mạng truyền thông công nghiệp: DeviceNet (CAN bus, 64 node, tốc độ tối đa 500 Kbps), ControlNet (5 Mbps, cáp đồng trục, hỗ trợ truyền dữ liệu thời gian thực và cấu hình dự phòng), EtherNet/IP (giao thức mở, hỗ trợ tối đa 1024 trạm).
• Nguyên lý điều khiển động cơ bằng biến tần thông qua phương pháp nghịch lưu PWM IGBT.
• Chuẩn biểu diễn số thực dấu phẩy động IEEE 754 (32-bit) dùng cho tín hiệu Analog.
• Nguyên lý công nghệ dự phòng Software Output Switching và phương pháp đọc/cài đặt mã lỗi CPU qua lệnh GSV/SSV trong RSLogix 5000.

Chương 3: Thiết kế phần cứng

Trình bày chi tiết phương án thiết kế và thông số kỹ thuật của các thiết bị được lựa chọn:

• Sơ đồ nguyên lý kết nối mạng dự phòng và cảnh báo lỗi gồm 2 chassis ControlLogix (mỗi chassis trang bị CPU 1756-L71, module 1756-CNBR, 1756-DNB, 1756-ENBT) và 1 trạm Remote I/O.
• Thiết kế mô hình ổn định áp suất: sơ đồ đấu dây cảm biến áp suất Autonics PSA-01 vào khối Analog Input 1 của biến tần PowerFlex 700S, đường đặc tính tuyến tính hóa điện áp ngõ ra của cảm biến áp suất theo áp lực đường ống.
• Cấu hình trạm giám sát tại chỗ với màn hình PanelView Plus 7 và thiết bị đóng cắt bảo vệ.

Chương 4: Thiết kế phần mềm

Mô tả quy trình xây dựng các thuật toán và chương trình điều khiển:

• Thiết kế bộ điều khiển FLC trên công cụ RSLogix 5000 Fuzzy Designer v16: xác định biến ngôn ngữ, hàm liên thuộc cho sai số $e$, đạo hàm sai số $de$ và ngõ ra $u$, xây dựng ma trận luật mờ điều khiển áp suất.
• Xây dựng lưu đồ giải thuật chi tiết cho: thuật toán điều khiển ổn định áp suất bằng FLC, thuật toán giám sát trạng thái Peer CPU, thuật toán chuyển giao và giành quyền điều khiển (Software Output Switching) khi xảy ra sự cố.
• Cấu hình mạng truyền thông bằng phần mềm chuyên dụng: RSLinx Classic, RSNetWorx for ControlNet (tạo file scanlist), RSNetWorx for DeviceNet.
• Lập trình giao diện SCADA trên FactoryTalk View, xây dựng module C# giao tiếp OPC để đọc mã lỗi và thiết lập kết nối lưu trữ dữ liệu thời gian thực vào SQL Server 2008.

Chương 5: Kết quả thực hiện

Trình bày các dữ liệu thực nghiệm thu được từ mô hình:

• Đồ thị đáp ứng quá độ của hệ thống ổn định áp suất sử dụng bộ điều khiển FLC so sánh trực tiếp với bộ điều khiển PID truyền thống: FLC cho độ ổn định cao hơn, giảm hiện tượng vọt lố khi thay đổi điểm đặt.
• Kết quả kiểm tra giải pháp dự phòng chuyển mạch: thực nghiệm các kịch bản đưa CPU trạm chính (PS) sang chế độ Program Mode hoặc ngắt nguồn; hệ thống tự động kích hoạt CPU trạm dự phòng (SS) tiếp quản ngõ ra thành công.
• Kết quả giao diện SCADA và HMI: hiển thị thông báo lỗi chi tiết, nhận diện đúng vị trí module bị sự cố, lưu trữ biểu đồ thông số Setpoint và Process Value vào bảng dữ liệu SQL Server 2008.

Chương 6: Kết luận và hướng phát triển

Đánh giá mức độ hoàn thành nhiệm vụ nghiên cứu: hệ thống vận hành ổn định, thuật toán FLC đáp ứng tốt yêu cầu công nghệ, giải pháp dự phòng chuyển mạch mềm hoạt động chính xác. Đồng thời, nhóm tác giả chỉ ra các hạn chế về thời gian trễ chuyển mạch và đề xuất hướng phát triển mở rộng cho các hệ thống công nghiệp thực tế.

---

Kết quả và đóng góp

Kết quả thực nghiệm chính

1. Chất lượng điều khiển áp suất: Bộ điều khiển Fuzzy Logic được nhúng trực tiếp trên PLC ControlLogix điều khiển thành công động cơ bơm qua biến tần PowerFlex 700S. Kết quả thực nghiệm tại Chương 5 chứng minh FLC có khả năng bám giá trị đặt (Setpoint) chính xác, giảm dao động áp lực đường ống và thời gian xác lập nhanh hơn so với bộ điều khiển PID thông thường trong điều kiện đối tượng có tính phi tuyến.
2. Hiệu quả chuyển mạch dự phòng: Giải pháp Software Output Switching trên mạng ControlNet thực hiện chuyển giao quyền điều khiển từ Primary Station sang Secondary Station thành công trong cả hai tình huống thử nghiệm: khi CPU trạm chính chuyển sang chế độ Program Mode và khi CPU trạm chính phát sinh lỗi phần cứng (Fault). Quá trình chuyển mạch diễn ra tự động, trạm dự phòng kích hoạt lại tín hiệu điều khiển ra trạm Remote I/O mà không làm gián đoạn toàn bộ hệ thống.
3. Khả năng chẩn đoán và quản lý dữ liệu: Hệ thống giám sát SCADA và HMI PanelView Plus 7 bắt được các mã lỗi thời gian thực từ lệnh GSV, hỗ trợ người vận hành khoanh vùng sự cố nhanh chóng. Cơ sở dữ liệu SQL Server 2008 lưu trữ liên tục các thông số áp suất phục vụ công tác thống kê và đánh giá vận hành.

Đóng góp của đề tài

• Ứng dụng thành công giải thuật điều khiển mờ (Fuzzy Logic) trực tiếp vào môi trường PLC công nghiệp thế hệ mới (Rockwell Automation ControlLogix) để giải quyết bài toán điều khiển hệ thống bồn áp suất phi tuyến.
• Hiện thực hóa giải pháp dự phòng chuyển mạch dựa trên phần mềm (Software Output Switching) qua mạng ControlNet mà không cần trang bị thêm các module phần cứng dự phòng chuyên dụng đắt tiền (như dòng 1756-RM), giúp giảm đáng kể chi phí đầu tư ban đầu cho các hệ thống đòi hỏi tính sẵn sàng cao.
• Xây dựng hoàn chỉnh chuỗi truyền thông công nghiệp đa tầng (DeviceNet, ControlNet, EtherNet/IP) kết nối đồng bộ từ cấp chấp hành, cấp điều khiển đến cấp giám sát và cơ sở dữ liệu SQL Server.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế

• Mức độ dự phòng của đề tài mới dừng lại ở cấp độ CPU (CPU Redundancy) trên hai chassis riêng biệt; hệ thống chưa được trang bị cấu hình dự phòng mạng kép (Dual Media Redundancy), dự phòng nguồn cấp hoặc dự phòng module I/O chấp hành.
• Quá trình chuyển mạch bằng phần mềm vẫn tồn tại thời gian trễ nhất định (từ vài trăm mili-giây đến vài giây tùy thuộc số lượng I/O và chu kỳ quét của chương trình), khiến tín hiệu ngõ ra phải chuyển sang trạng thái Fault Mode tạm thời trước khi trạm dự phòng tiếp quản hoàn toàn.
• Hệ thống thực nghiệm chỉ mới được kiểm tra trên một mô hình bồn áp suất đơn lẻ tại phòng thí nghiệm, chưa thử nghiệm trên các hệ thống có quy mô I/O phân tán lớn.

Hướng nghiên cứu tiếp

• Mở rộng cấu trúc dự phòng sang cấp độ mạng vòng (Device Level Ring - DLR hoặc ControlNet Redundant Media) và dự phòng các module nguồn/module xuất tín hiệu I/O.
• Nghiên cứu tối ưu hóa thuật toán quét và xử lý lệnh chuyển mạch nhằm rút ngắn thời gian trễ khi chuyển giao quyền điều khiển giữa hai trạm.
• Tích hợp thêm các giải thuật điều khiển thích nghi thông minh khác (như Fuzzy-PID tự chỉnh hoặc mạng nơ-ron) để nâng cao chất lượng điều khiển khi các thông số tải của hệ thống thay đổi liên tục.

---

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên, giảng viên và kỹ sư thực hành trong các chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Kỹ thuật Cơ điện tử và Kỹ thuật Điện - Điện tử.

Các nội dung có giá trị tham khảo ứng dụng cao bao gồm:

• Cấu hình mạng truyền thông công nghiệp đa tầng: Quy trình từng bước cấu hình và quét mạng DeviceNet, ControlNet và EtherNet/IP trên các phần mềm RSNetWorx và RSLinx của hãng Rockwell Automation.
• Tích hợp bộ điều khiển thông minh trên PLC: Phương pháp sử dụng công cụ RSLogix 5000 Fuzzy Designer để thiết kế, biên dịch và nhúng giải thuật điều khiển mờ trực tiếp vào tập lệnh của dòng vi xử lý ControlLogix 1756.
• Kỹ thuật lập trình dự phòng và chẩn đoán: Cách thức khai thác các lệnh hệ thống nâng cao GSV/SSV để đọc mã lỗi, can thiệp trạng thái module I/O (Inhibit/Uninhibit) phục vụ bài toán chuyển mạch dự phòng.
• Liên kết SCADA và cơ sở dữ liệu: Kỹ thuật kết nối PLC với phần mềm C# qua giao thức truyền thông công nghiệp và lưu trữ dữ liệu thời gian thực vào Microsoft SQL Server.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Kỹ thuật dự phòng "Software Output Switching" trong đồ án hoạt động theo nguyên lý nào?
Giải pháp sử dụng 2 CPU ControlLogix (trạm chính PS và trạm dự phòng SS) cùng kết nối đến một trạm Remote I/O chung qua mạng ControlNet. Ở trạng thái bình thường, PS nắm quyền điều khiển ngõ ra trong khi SS chạy ở chế độ chờ và ngắt kết nối phần mềm (Inhibit) tới các module ngõ ra. Hai CPU liên tục giám sát trạng thái của nhau. Khi phát hiện PS gặp lỗi nghiêm trọng, mất kết nối hoặc chuyển sang chế độ Program Mode, SS sẽ tự động xóa trạng thái ngắt kết nối (Uninhibit) thông qua lệnh SSV để chiếm quyền điều khiển trạm I/O.

2. Bộ điều khiển mờ (FLC) trong đề tài sử dụng cấu trúc và phương pháp giải mờ nào?
Bộ điều khiển FLC được thiết kế với 2 biến đầu vào là sai số áp suất $e$ và đạo hàm sai số $de$, 1 biến đầu ra $u$ là tần số điều khiển biến tần. Thuật toán sử dụng cơ chế suy diễn Max-Min theo nguyên lý Mamdani và áp dụng phương pháp giải mờ trọng tâm (Center of Gravity - COG) để tính toán giá trị điện áp/tần số điều khiển liên tục cho biến tần PowerFlex 700S.

3. Chuẩn IEEE 754 được áp dụng trong khâu nào của hệ thống?
Chuẩn IEEE 754 được sử dụng để giải mã định dạng dữ liệu số thực dấu phẩy động 32-bit (gồm 1 bit dấu, 8 bit mũ và 23 bit định trị) đọc về từ ngõ vào Analog Input 1 của biến tần PowerFlex 700S khi tiếp nhận tín hiệu điện áp phản hồi từ cảm biến áp suất Autonics PSA-01.

4. Hai lệnh nào trong RSLogix 5000 đóng vai trò cốt lõi cho việc chẩn đoán lỗi và chuyển mạch dự phòng?
Đó là lệnh GSV (Get System Value) dùng để truy xuất các đối tượng hệ thống nhằm đọc trạng thái hoạt động, phát hiện lỗi phần cứng (Major Fault, Minor Fault) và kiểm tra chế độ của CPU; và lệnh SSV (Set System Value) dùng để ghi đè các thuộc tính hệ thống, cụ thể là bật/tắt thuộc tính Inhibit của module ngõ ra nhằm thực hiện chuyển quyền điều khiển giữa hai PLC.

5. Hệ thống thu thập dữ liệu và cảnh báo sự cố sử dụng những công cụ phần mềm nào?
Hệ thống sử dụng phần mềm FactoryTalk View để thiết kế giao diện HMI/SCADA, kết hợp chương trình viết bằng ngôn ngữ C# kết nối qua RSLinx để đọc và phân loại mã lỗi từ PLC, đồng thời sử dụng Microsoft SQL Server 2008 để ghi nhận và lưu trữ các biến thông số Setpoint và Process Value theo thời gian thực.

---

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Ứng dụng điều khiển thông minh trong công nghiệp" đã hoàn thành việc thiết kế và hiện thực hóa thành công mô hình ổn định áp suất sử dụng thuật toán Fuzzy Logic trên nền tảng PLC ControlLogix kết hợp biến tần PowerFlex 700S. Nghiên cứu đã xây dựng hoàn chỉnh giải pháp dự phòng chuyển mạch phần mềm (Software Output Switching) qua mạng ControlNet, đảm bảo hệ thống tự động duy trì vận hành liên tục khi trạm điều khiển chính phát sinh sự cố. Công trình cung cấp giải pháp kỹ thuật có tính ứng dụng thực tế cao đối với các hệ thống tự động hóa công nghiệp yêu cầu tính sẵn sàng và độ tin cậy cao.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng quan: Trong chương này nhóm trình bày tổng quan về tình hình nghiên cứu, mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài. Chương 2: Cơ sở lý thuyết: Ở chương này nhóm trình bày về mô hình điều khiển vòng kín, lý thuyết điều khiển mờ, các hệ thống mạng công nghiệp của Rockwell Automation, biến tần, tiêu chuẩn kỹ thuật IEEE754, cơ sở về công nghệ dự phòng (software output switching), báo lỗi hệ thống. Chương 3: Thiết kế hệ thống: Trong chương này nhóm sẽ đề ra yêu cầu thiết kế, lựa chọn thiết bị phần cứng cho các yêu cầu đặt ra. Chương 4: Điều khiển giám sát: Nội dung ở chương này sẽ đưa ra lưu đồ giải thuật, chương trình điều khiển, thiết kế giao diện giám sát trên HMI và màn hình máy tính, quá trình giám sát và cảnh báo lỗi của hệ thống.

Chương 5: Kết quả: Thu thập số liệu, trình bày kết quả của quá trình điều khiển áp suất, dự phòng và báo lỗi với những tình huống lỗi giả định. Chương 6: Kiểm tra đánh giá chất lượng mô hình, hướng phát triển của đề tài: Đánh giá những điều đã làm được cũng như những hạn chế của hệ thống. Trang 3 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Bộ điều khiển FUZZY 2.1 Tổng quan hệ thống áp suất Hiện nay, nhu cầu sử dụng nước trong các tòa nhà ở vào từng thời điểm là khác nhau.

Làm thế nào để có một hệ thống bơm biết được điều này và tự động điều chỉnh công suất bơm cho phù hợp với lượng tiêu thụ, giữ áp suất không đổi cho hệ thống là yêu cầu đặt ra. Quá trình tìm hiểu cho thấy ở các chung cư, khách sạn, nhà hàng, bệnh viện… có những nơi còn sử dụng hệ thống bơm nước đóng cắt bằng contactor. Khi chưa có biến tần máy bơm được khởi động trực tiếp và việc khởi động trực tiếp máy bơm gây ra nhiều hệ quả như: Sụt áp của hệ thống, quá tải, sốc cho hệ thống áp lực, tiêu tốn điện năng, gây phá hỏng hoặc cháy động cơ, làm giảm tuổi thọ của hệ thống. Khi ta sử dụng biến tần để điều khiển bơm.

Biến tần sẽ làm mềm hóa mọi chuyển động của động cơ máy bơm. Bình thường khi không có biến tần khi chúng ta bật máy, ngay lập tức động cơ sẽ đạt tốc độ 2900 – 3000 rpm (loại motor 2 poles) gây sụt áp của hệ thống tòa nhà hoặc nhà máy. Nếu có biến tần thì chuyển động của động cơ sẽ là nhanh dần giống như chúng ta vặn ga. Thời gian tăng tốc và giảm tốc chúng ta có thể cài đặt 5s, 10s hoặc… tùy theo yêu cầu của chuyển động.

Trang 4 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2. 1 Hệ thống bơm điều áp sử dụng PLC 2.2 Lý thuyết điều khiển vòng kín Sơ đồ tổng quát của hệ thống điều khiển tự động – [2]. 2 Sơ đồ tổng quát hệ thống điều khiển tự động Mọi hệ thống điều khiển tự động đều bao gồm 3 bộ phận cơ bản : - Thiết bị điều khiển C (Controller device).

- Đối tượng điều khiển (Object device). - Thiết bị đo lường (Measuring device). Trong đó: u(t) tín hiệu vào; e(t) Sai lệch điều khiển; Trang 5 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT x(t) Tín hiệu điều khiển; y(t) Tín hiệu ra ; z(t) Tín hiệu phản hồi Muốn hệ thống điều khiển có chất lượng cao thì bắt buộc phải có phải hồi thông tin, tức phải có đo lường các tín hiệu từ đối tượng điều khiển.

Tín hiệu ra y(t) được đưa vào so sánh với tín hiệu vào u(t) nhằm tạo nên tín hiệu tác động lên đầu vào bộ điều khiển C nhằm tạo tín hiệu điều khiển đối tượng O.3 Bộ điều khiển FUZZY Ông Klir (1997) cho rằng: “Lôgic mờ (tiếng Anh: Fuzzy logic) được phát triển từ lý thuyết tập mờ để thực hiện lập luận một cách xấp xỉ thay vì lập luận chính xác theo lôgic vị từ cổ điển. Lôgic mờ có thể được coi là mặt ứng dụng của lý thuyết tập mờ để xử lý các giá trị trong thế giới thực cho các bài toán phức tạp”. Người ta hay nhầm lẫn mức độ đúng với xác suất. Tuy nhiên, hai khái niệm này khác hẳn nhau; độ đúng đắn của lôgic mờ biểu diễn độ liên thuộc với các tập được định nghĩa không rõ ràng, chứ không phải khả năng xảy ra một biến cố hay điều kiện nào đó.

Để minh họa sự khác biệt, xét tình huống sau: Bảo đang đứng trong một ngôi nhà có hai phòng thông nhau: phòng bếp và phòng ăn. Trong nhiều trường hợp, trạng thái của Bảo trong tập hợp gồm những thứ "ở trong bếp" hoàn toàn đơn giản: hoặc là anh ta "trong bếp" hoặc "không ở trong bếp". Nhưng nếu Bảo đứng tại cửa nối giữa hai phòng thì sao? Anh ta có thể được coi là "có phần ở trong bếp". Việc định lượng trạng thái "một phần" này cho ra một quan hệ liên thuộc đối với một tập mờ.

Chẳng hạn, nếu Bảo chỉ thò một ngón chân cái vào phòng ăn, ta có thể nói rằng Bảo ở "trong bếp" đến 99% và ở trong phòng ăn 1%. Một khi anh ta còn đứng ở cửa thì không có một biến cố nào (ví dụ một đồng xu được tung lên) quyết định rằng Bảo hoàn toàn "ở trong bếp" hay hoàn toàn "không ở trong bếp". Các tập mờ được đặt cơ sở trên các định nghĩa mờ về các tập hợp chứ không phải dựa trên sự ngẫu nhiên. Lôgic mờ cho phép độ liên thuộc có giá trị trong khoảng đóng 0 và 1, và ở hình thức ngôn từ, các khái niệm không chính xác như "hơi hơi", "gần như", "khá là" và "rất".

Cụ thể, nó cho phép quan hệ thành viên không đầy đủ giữa thành viên và tập hợp. Tính chất này có liên quan đến tập mờ và lý thuyết xác suất. Lôgic mờ đã được đưa ra lần đầu vào năm 1965 bởi GS. Lotfi Zadeh tại Đại học California, Berkeley.

Trang 6 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2. 3 Sơ đồ khối của bộ điều khiển mờ dựa trên lý thuyết điều khiển vòng kín – [1],[2]. Cấu trúc chung của một bộ điều khiển mờ gồm 4 khối: Khối mờ hoá, khối hợp thành, khối luật mờ và khối giải mờ.

Mờ hóa chính là việc định nghĩa các biến ngôn ngữ vào/ra bao gồm số các tập mờ và dạng các hàm liên thuộc của chúng.Khối hợp thành và khối luật mờ là bộ não của bộ điều khiển mờ cho phép mối quan hệ, cả đầu vào và đầu ra có thể thay đổi dựa trên các thành phần trong luật mờ được xây dựng dựa vào sự kinh nghiệm người thiết kế. Giải mờ là quá trình xác định một giá trị rõ ra có thể chấp nhận được từ hàm liên thuộc của giá trị mờ (tập mờ).1 Tập mờ Tập mờ A nằm trên tập cơ sở X là một tập hợp có đặc điểm mỗi phần tử có một cặp giá trị là (x,𝜇𝐴 (𝑥)) , x ∈ 𝑋 𝜇𝐴 (𝑥 ): 𝑋 → [0, 1] (1) 𝜇𝐴 (𝑥 ) được gọi là hàm thành viên nếu giá trị của hàm thành viên bằng một, thì x phụ thuộc hoàn toàn vào tập mờ. Nếu giá trị này là không thì x không phụ thuộc vào tập. Nếu mức độ thành viên nằm giữa 0 và 1, thì x là thành phần của tập mờ: Trang 7 do an CHƯƠNG 2.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT 𝑥 𝑡ℎ𝑢ộ𝑐 𝐴 ℎ𝑜à𝑛 𝑡𝑜à𝑛 𝜇𝐴 (𝑥 ) { 𝑥 𝑡ℎ𝑢ộ𝑐 𝑚ộ𝑡 𝑝ℎầ𝑛 𝑐ủ𝑎 𝐴 𝑥 ℎ𝑜à𝑛 𝑡𝑜à𝑛 𝑘ℎô𝑛𝑔 𝑡ℎ𝑢ộ𝑐 𝐴 Ví dụ về nhiệt độ đối với logic sẽ chỉ có thể có hai trường hợp nóng và lạnh. Nhưng thực tế sẽ có thêm trường hợp rất lạnh - hơi lạnh - lạnh - ấm - hơi nóng - rất nóng. 4 Ví dụ về tập mờ Để biểu diễn tập mờ có 2 loại: biểu diễn liên tục như hình 2.6 và biểu diễn rời rạc Một số dạng hàm liên thuộc của logic mờ – [19]: • Triangle MFs (hình tam giác) 𝑓(𝑥; 𝑎, 𝑏, 𝑐 ) 0, 𝑥≤𝑎 𝑥−𝑎 (2) , 𝑎≤𝑥≤𝑏 = 𝑏𝑐 −−𝑥 𝑎 , 𝑏≤𝑥≤𝑐 𝑐−𝑏 { 0, 𝑐≤𝑥 } Trang 8 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.

5 Triangular MF • Trapezoidal MFs 𝑓(𝑥; 𝑎, 𝑏, 𝑐 ) (3) 0, 𝑥≤𝑎 𝑥−𝑎 , 𝑎≤𝑥≤𝑏 𝑏 = 𝑐−𝑥 − 𝑎 , 𝑏≤𝑥≤𝑐 𝑐−𝑏 { 0, 𝑐≤𝑥 } Hình 2. 6 Trapezoidal MF Trang 9 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT • Gaussian MFs 1 𝑥−𝑐 2 (4) gaussian(x; c, σ) = 𝑒 − 2( 𝜎 ) Hình 2. 7 Gaussian MF • Generalised bell MFs 𝟏 (5) 𝐛𝐞𝐥𝐥(𝒙; 𝒂, 𝒃, 𝒄) = 𝒙−𝒄 𝟐𝒃 𝟏+| | 𝒂 Hình 2.

8 Bell MF Trang 10 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT • Signmoid MFs 1 (6) sig(𝑥; 𝑎, 𝑐) = 1 + 𝑒𝑥𝑝−𝑎(𝑥−𝑐) Hình 2. 9 Signmoid MF Định nghĩa về chiều cao và ∝ cắt của tập mờ − Chiều cao Chiều cao của tập mờ A là mức độ thành viên cao nhất của các phần tử trong A: ℎ𝑔𝑡 (𝐴) = sup 𝜇𝐴(𝑥) (7) 𝑥∈𝑋 Trong miền rời rạc X, phần lớn nhất (supremum) trở thành cực đại và do đó chiều cao là mức độ thành viên lớn nhất với mọi x∈X. Trang 11 do an CHƯƠNG 2.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2. 10 Chiều cao của tập mờ A − ∝ cut và strong ⍺-cut Có nhiều phương pháp định nghĩa tập (hay biểu diễn trên máy tính): thông qua mô tả giải tích các hàm thành viên μA(x) = f(x), thành danh mục miền thành phần cùng mức độ thành viên hay dùng toán tử α-cuts. α-cut 𝐴∝ của tập mờ A là tập con crisp của vũ trụ X có tất cả các phần tử có mức độ thành viên lớn hơn hay bằng α: 𝐴∝ = {𝑥|𝜇𝐴 (𝑥 ) ≥ 𝑎 }, ∝∈ [0, 1] (8) strong ⍺-cut 𝐴∝+ = {𝑥|𝜇𝐴 (𝑥 ) > 𝑎}, ∝∈ [0, 1] (9) Ví dụ : 𝐴∝ = [𝑎, 𝑏] 𝐴∝+ = (𝑎, 𝑏) Trang 12 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.

11 ⍺-cut và strong ⍺-cut • Tập mờ Normal Tập mờ A nằm trên tập cơ sở X gọi là Normal Fuzzy Set nếu 𝐴(𝑥)là tập lồi (a convex set) và chiều cao của A(x)=1. Tập mờ định nghĩa trong Rn là lồi (convex) nếu có từng tập α-cuts của mình là tập lồi.2 Các phép toán trên tập mờ Phần này giới thiệu các định nghĩa cơ bản của Zadeh vể phép giao mờ (fuzzy intersection), phép hội (union) và phép bù (complement). • Phép bù (Complement) Gọi A là tập mờ trong X. Phần phụ của A là tập mờ, gọi là tập mờ 𝐴̅ , sao cho với mỗi x∈X: 𝜇𝐴̅ (𝑥 ) = 1 − 𝜇𝐴 (𝑥 ) (10) Hình 2.

12 Tập mờ và phần bù theo hàm thành viên Trang 13 do an CHƯƠNG 2.