Xem mẫu
Bài giảng: Điều khiển mờ
Chương 1: Logic mờ và các khái niệm cơ bản ............................................................. 3
1. Nhắc lại về tập hợp kinh điển .................................................................................. 3
1.1. Khái niệm về tập hợp ........................................................................................ 3
1.2. Cách biểu diễn tập hợp:.................................................................................... 3
1.3. Tập con ............................................................................................................. 4
1.4. Hàm thuộc: ....................................................................................................... 4
1.5. Các phép toán trên tập hợp: ............................................................................. 5
2. Khái niệm tập mờ .................................................................................................... 8
2.1. Định nghĩa tập mờ ............................................................................................ 8
2.2. Các thuật ngữ trong logic mờ ........................................................................... 9
2.2. Các phép toán trên tập mờ.............................................................................. 10
3. Biến ngôn ngữ và giá trị của nó ............................................................................. 20
4. Luật hợp thành mờ ................................................................................................. 20
4.1. Mệnh đề hợp thành: ........................................................................................ 20
4.2. Mô tả mệnh đề hợp thành mờ: ........................................................................ 21
4.3. Luật hợp thành mờ: ........................................................................................ 26
5. Giải mờ ................................................................................................................. 31
5.1. Phương pháp cực đại: ................................................................................... 31
5.2. Phương pháp điểm trọng tâm: ........................................................................ 33
Chương 2: Tính phi tuyến của hệ mờ ......................................................................... 35
1. Phân loại các khâu điều khiển mờ. ......................................................................... 35
2. Xây dựng công thức quan hệ truyền đạt: ................................................................ 38
2.1. Quan hệ vào/ra của thiết bị hợp thành: .......................................................... 39
2.2. Quan hệ vào/ra của khâu giải mờ: .................................................................. 41
2.3. Quan hệ truyền đạt y(x):................................................................................. 42
Chương 3. Điều khiển mờ ............................................................................................ 43
1. Bộ điều khiển mờ cơ bản ....................................................................................... 43
2. Nguyên lý của điều khiển mờ ................................................................................ 44
3. Các nguyên tắc xây dựng bộ điều khiển mờ ........................................................... 44
3.1. Mờ hóa ........................................................................................................... 44
3.2.Xác định hàm liên thuộc .................................................................................. 45
3.3.Rời rạc hóa các tập mờ .................................................................................... 46
Nguyễn Thị Luyến
1
Bài giảng: Điều khiển mờ
3.4. Thiết bị hợp thành .......................................................................................... 46
3.5.Chọn thiết bị hợp thành: .................................................................................. 47
3.6. Giải mờ .......................................................................................................... 47
4. Các bộ điều khiển .................................................................................................. 47
4.1 Phương pháp tổng hợp kinh điển ..................................................................... 47
4.2. Mô hình đối tượng điều khiển ......................................................................... 48
4.3. Bộ điều khiển mờ tĩnh ..................................................................................... 48
4.4. Thuật toán tổng hợp bộ điều khiển mờ tĩnh ..................................................... 49
4.5. Tổng hợp bộ điều khiển mờ tuyến tính từng đoạn............................................ 50
4.6. Bộ điều khiển mờ động ................................................................................... 51
4.7. Bộ PID mờ...................................................................................................... 53
5. Các ví dụ: .............................................................................................................. 58
Nguyễn Thị Luyến
2
Bài giảng: Điều khiển mờ
Chương 1: Logic mờ và các khái niệm cơ bản
Một cách tổng quát, một hệ thống mờ là một tập hợp các qui tắc dưới dạng If … Then …
để tái tạo hành vi của con người được tích hợp vào cấu trúc điều khiển của hệ thống.
Việc thiết kế một hệ thống mờ mang rất nhiều tín h chất chủ quan, nó tùy thuộc vào kinh
nghiệm và kiến thức của người thiết kế. Ngày nay, tuy kỹ thuật mờ đã phát triển vượt bậc
nhưng vẫn chưa có một cách thức chính quy và hiệu quả để thiết kế một hệ thống mờ.
Việc thiết kế vẫn phải dựa trên một kỹ thuật rất cổ điển là thử - sai và đòi hỏi phải đầu tư
nhiều thời gian để có thể đi tới một kết quả chấp nhận đ ược.
để hiểu rõ khái niệm “MỜ” là gì ta hãy thực hiện phép so sánh sau :
Trong toán học phổ thông ta đã học khá nhiều về tập hợp, ví dụ như tập các số t hực R,
tập các số nguyên tố P={2,3,5,...}… Những tập hợp như vậy được gọi là tập hợp kinh
điển hay tập rõ, tính “RÕ” ở đây được hiểu là với một tập xác định S chứa n phần tử thì
ứng với phần tử x ta xác định được một giá trị y=S(x).
Giờ ta xét phát biểu thông thường về tốc độ một chiếc xe môtô: chậm, trung
bình, hơi nhanh, rất nhanh. Phát biểu “CHẬM” ở đây không được chỉ rõ là bao nhiêu
km/h, như vậy từ “CHẬM” có miền giá trị là một khoảng nào đó, ví dụ 5km/h – 20km/h
chẳng hạn. Tập hợp L={chậ m, trung bình, hơi nhanh, rất nhanh} như vậy được gọi là một
tập các biến ngôn ngữ. Với mỗi thành phần ngôn ngữ x k của phát biểu trên nếu nó nhận
được một khả năng
µ(xk) thì tập hợp F gồm các cặp (x, µ(xk)) được gọi là tập mờ.
1. Nhắc lại về tập hợp kinh điển
1.1. Khái niệm về tập hợp
được hình thành trên nền tảng logic và được G. Cantor định nghĩa như là một sự xếp đặt
chung lại các vật, các đối tượng có cùng một tính chất, được gọi là một phần tử của tập
hợp đó. Ý nghĩa logic của khái niệm tập hợp được xác định ở chỗ một vật hoặc một đối
tượng bất kỳ có thể có 2 khả năng hoặc là phần tử của tập hợp đang xét hoặc không.
Cho tập hợp A. Một phần tử x thuộc tập hợp A được ký hiệu bằng x ∈ A. Ngược lại ký
hiệu x ∉ A để chỉ x không thuộc A. Một phần tử không có tập hợp nào được gọi là một tập
hợp rỗng. Ví dụ, các phần tử thỏa mãn phương trình x 2+1=0 là một tập rỗng. Tập rỗng ký
hiệu là ∅.
1.2. Cách biểu diễn tập hợp:
Có nhiều cách để biểu diễn tập hợp.
Nguyễn Thị Luyến
3
Bài giảng: Điều khiển mờ
- Liệt kê các phần tử của tập hợp:
A1={ 1, 2, 3, 5, 7, 11} hoặc:
A2={Cây, nhà, xe, ti vi}
Tuy nhiên, cách này sẽ tỏ ra bất tiện khi phải biểu diễn các tập hợp có nhiều phần tử
(hoặc có vô số phần tử). Do vậy, thông thường người ta sử dụng cách biểu diễn thông qua
tính chất của các phần tử.
- Biểu diễn thông qua tính chất của các phần tử:
A1={x, x là số nguyên tố} hoặc
A2={x, x là số thực và x
nguon tai.lieu . vn
Chương 1: Logic mờ và các khái niệm cơ bản ............................................................. 3
1. Nhắc lại về tập hợp kinh điển .................................................................................. 3
1.1. Khái niệm về tập hợp ........................................................................................ 3
1.2. Cách biểu diễn tập hợp:.................................................................................... 3
1.3. Tập con ............................................................................................................. 4
1.4. Hàm thuộc: ....................................................................................................... 4
1.5. Các phép toán trên tập hợp: ............................................................................. 5
2. Khái niệm tập mờ .................................................................................................... 8
2.1. Định nghĩa tập mờ ............................................................................................ 8
2.2. Các thuật ngữ trong logic mờ ........................................................................... 9
2.2. Các phép toán trên tập mờ.............................................................................. 10
3. Biến ngôn ngữ và giá trị của nó ............................................................................. 20
4. Luật hợp thành mờ ................................................................................................. 20
4.1. Mệnh đề hợp thành: ........................................................................................ 20
4.2. Mô tả mệnh đề hợp thành mờ: ........................................................................ 21
4.3. Luật hợp thành mờ: ........................................................................................ 26
5. Giải mờ ................................................................................................................. 31
5.1. Phương pháp cực đại: ................................................................................... 31
5.2. Phương pháp điểm trọng tâm: ........................................................................ 33
Chương 2: Tính phi tuyến của hệ mờ ......................................................................... 35
1. Phân loại các khâu điều khiển mờ. ......................................................................... 35
2. Xây dựng công thức quan hệ truyền đạt: ................................................................ 38
2.1. Quan hệ vào/ra của thiết bị hợp thành: .......................................................... 39
2.2. Quan hệ vào/ra của khâu giải mờ: .................................................................. 41
2.3. Quan hệ truyền đạt y(x):................................................................................. 42
Chương 3. Điều khiển mờ ............................................................................................ 43
1. Bộ điều khiển mờ cơ bản ....................................................................................... 43
2. Nguyên lý của điều khiển mờ ................................................................................ 44
3. Các nguyên tắc xây dựng bộ điều khiển mờ ........................................................... 44
3.1. Mờ hóa ........................................................................................................... 44
3.2.Xác định hàm liên thuộc .................................................................................. 45
3.3.Rời rạc hóa các tập mờ .................................................................................... 46
Nguyễn Thị Luyến
1
Bài giảng: Điều khiển mờ
3.4. Thiết bị hợp thành .......................................................................................... 46
3.5.Chọn thiết bị hợp thành: .................................................................................. 47
3.6. Giải mờ .......................................................................................................... 47
4. Các bộ điều khiển .................................................................................................. 47
4.1 Phương pháp tổng hợp kinh điển ..................................................................... 47
4.2. Mô hình đối tượng điều khiển ......................................................................... 48
4.3. Bộ điều khiển mờ tĩnh ..................................................................................... 48
4.4. Thuật toán tổng hợp bộ điều khiển mờ tĩnh ..................................................... 49
4.5. Tổng hợp bộ điều khiển mờ tuyến tính từng đoạn............................................ 50
4.6. Bộ điều khiển mờ động ................................................................................... 51
4.7. Bộ PID mờ...................................................................................................... 53
5. Các ví dụ: .............................................................................................................. 58
Nguyễn Thị Luyến
2
Bài giảng: Điều khiển mờ
Chương 1: Logic mờ và các khái niệm cơ bản
Một cách tổng quát, một hệ thống mờ là một tập hợp các qui tắc dưới dạng If … Then …
để tái tạo hành vi của con người được tích hợp vào cấu trúc điều khiển của hệ thống.
Việc thiết kế một hệ thống mờ mang rất nhiều tín h chất chủ quan, nó tùy thuộc vào kinh
nghiệm và kiến thức của người thiết kế. Ngày nay, tuy kỹ thuật mờ đã phát triển vượt bậc
nhưng vẫn chưa có một cách thức chính quy và hiệu quả để thiết kế một hệ thống mờ.
Việc thiết kế vẫn phải dựa trên một kỹ thuật rất cổ điển là thử - sai và đòi hỏi phải đầu tư
nhiều thời gian để có thể đi tới một kết quả chấp nhận đ ược.
để hiểu rõ khái niệm “MỜ” là gì ta hãy thực hiện phép so sánh sau :
Trong toán học phổ thông ta đã học khá nhiều về tập hợp, ví dụ như tập các số t hực R,
tập các số nguyên tố P={2,3,5,...}… Những tập hợp như vậy được gọi là tập hợp kinh
điển hay tập rõ, tính “RÕ” ở đây được hiểu là với một tập xác định S chứa n phần tử thì
ứng với phần tử x ta xác định được một giá trị y=S(x).
Giờ ta xét phát biểu thông thường về tốc độ một chiếc xe môtô: chậm, trung
bình, hơi nhanh, rất nhanh. Phát biểu “CHẬM” ở đây không được chỉ rõ là bao nhiêu
km/h, như vậy từ “CHẬM” có miền giá trị là một khoảng nào đó, ví dụ 5km/h – 20km/h
chẳng hạn. Tập hợp L={chậ m, trung bình, hơi nhanh, rất nhanh} như vậy được gọi là một
tập các biến ngôn ngữ. Với mỗi thành phần ngôn ngữ x k của phát biểu trên nếu nó nhận
được một khả năng
µ(xk) thì tập hợp F gồm các cặp (x, µ(xk)) được gọi là tập mờ.
1. Nhắc lại về tập hợp kinh điển
1.1. Khái niệm về tập hợp
được hình thành trên nền tảng logic và được G. Cantor định nghĩa như là một sự xếp đặt
chung lại các vật, các đối tượng có cùng một tính chất, được gọi là một phần tử của tập
hợp đó. Ý nghĩa logic của khái niệm tập hợp được xác định ở chỗ một vật hoặc một đối
tượng bất kỳ có thể có 2 khả năng hoặc là phần tử của tập hợp đang xét hoặc không.
Cho tập hợp A. Một phần tử x thuộc tập hợp A được ký hiệu bằng x ∈ A. Ngược lại ký
hiệu x ∉ A để chỉ x không thuộc A. Một phần tử không có tập hợp nào được gọi là một tập
hợp rỗng. Ví dụ, các phần tử thỏa mãn phương trình x 2+1=0 là một tập rỗng. Tập rỗng ký
hiệu là ∅.
1.2. Cách biểu diễn tập hợp:
Có nhiều cách để biểu diễn tập hợp.
Nguyễn Thị Luyến
3
Bài giảng: Điều khiển mờ
- Liệt kê các phần tử của tập hợp:
A1={ 1, 2, 3, 5, 7, 11} hoặc:
A2={Cây, nhà, xe, ti vi}
Tuy nhiên, cách này sẽ tỏ ra bất tiện khi phải biểu diễn các tập hợp có nhiều phần tử
(hoặc có vô số phần tử). Do vậy, thông thường người ta sử dụng cách biểu diễn thông qua
tính chất của các phần tử.
- Biểu diễn thông qua tính chất của các phần tử:
A1={x, x là số nguyên tố} hoặc
A2={x, x là số thực và x