Bài giảng Điều khiển mờ - Nguyễn Thị Luyến

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