Bài giảng "Hệ thống điều khiển thông minh - Chương 1: Tổng quan về điều khiển thông minh" cung cấp cho người học các kiến thức: Điều khiển thông thường và điều khiển thông minh, các phương pháp điều khiển thông minh, các ứng dụng của phương pháp điều khiển thông minh. Mời các bạn cùng tham khảo.
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Bài giảng Hệ thống điều khiển thông minh: Chương 1 - TS. Huỳnh Thái Hoàng
- Moân hoïc
HEÄ THOÁNG ÑIEÀU KHIEÅN THOÂNG MINH
Giaûng vieân: Huyønh Thaùi Hoaøng
Boä moân Ñieàu Khieån Töï Ñoäng
Khoa Ñieän – Ñieän Töû
Ñaïi hoïc Baùch Khoa TP.HCM
Email: hthoang@dee.hcmut.edu.vn
9 February 2006 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 1
- Noäi dung moân hoïc
Phaàn 1: Môû ñaàu
Chöông 1: Toång quan veà ñieàu khieån thoâng minh
Phaàn 2: Lyù thuyeát cô sôû
Chöông 2: Heä môø (Fuzzy System)
Chöông 3: Maïng thaàn kinh (Neural network)
Chöông 4: Giaûi thuaät di truyeàn (Genetic algorithm)
Phaàn 3: Ñieàu khieån thoâng minh
Chöông 5: Ñieàu khieån tröïc tieáp (Direct Control)
Chöông 6: Nhaän daïng heä phi tuyeán (System Identification)
Chöông 7: ÑK döïa vaøo moâ hình (Model-Based Control)
Chöông 8: Ñieàu khieån thích nghi (Adaptive Control)
Chöông 9: Ñieàu khieån hoïc (Learning Control)
Phaàn 4: ÖÙng duïng
Chöông 10: Moät soá ví duï veà caùc heä thoáng thoâng minh
9 February 2006 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 2
- Taøi lieäu tham khaûo
Baøi giaûng “Ñieàu khieån thoâng minh”, Huyønh Thaùi Hoaøng
Caùc taøi lieäu (saùch, baøi baùo, baøi giaûng,…) coù töø khoùa:
“intelligent control”
“fuzzy”+”control”
“neural network”+”control”
”genetic algorithm”+”control”
9 February 2006 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 3
- Ñaùnh giaù moân hoïc
Baøi taäp: 50%
Tieåu luaän: 50%
9 February 2006 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 4
- Chöông 1
TOÅNG QUAN VEÀ
ÑIEÀU KHIEÅN THOÂNG MINH
9 February 2006 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 5
- Noäi dung chöông 1
Ñieàu khieån thoâng thöôøng vaø ñieàu khieån thoâng minh
Khaùi nieäm veà ñieàu khieån thoâng minh
Caùc phöông phaùp ñieàu khieån thoâng minh
Caùc öùng duïng cuûa phöông phaùp ñieàu khieån thoâng minh
9 February 2006 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 6
- Ñieàu khieån thoâng thöôøng vaø ñieàu khieån thoâng minh
Ñieàu khieån thoâng thöôøng (Conventinal Control): Lyù thuyeát ñieàu
khieån caùc heä thoáng ñoäng coù quan heä vaøo ra coù theå moâ taû bôûi moâ
hình toaùn hoïc laø phöông trình vi phaân hay sai phaân.
Ñieàu khieån kinh ñieån (Classical Control)
Ñieàu khieån hieän ñaïi (Modern Control)
Ñieàu khieån toái öu (Optimal Control)
Ñieàu khieån thích nghi (Adaptive Control)
Ñieàu khieån beàn vöõng (Robust Control)
Ñieàu khieån phi tuyeán (Nonlinear Control)
Ñieàu khieån thoâng minh (Intelligent Control): Lyù thuyeát ñieàu
khieån phaùt trieån trong thôøi gian gaàn ñaây, bao goàm caùc phöông
phaùp khoâng ñeà caäp ñeán trong lyù thuyeát ñieàu khieån thoâng thöôøng
9 February 2006 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 7
- Öu vaø khuyeát ñieåm cuûa ñieàu khieån thoâng thöôøng
Öu ñieåm:
coù tính heä thoáng, cô sôû toaùn hoïc roõ raøng, chaët cheõ.
ñaûm baûo heä thoáng oån ñònh vaø beàn vöõng (veà lyù thuyeát)
Khuyeát ñieåm:
caàn moâ hình toaùn cuûa ñoái töôïng ñeå thieát keá boä ñieàu khieån
caàn hieåu bieát saâu veà kyõ thuaät ñieàu khieån môùi thieát keá ñöôïc boä
ñieàu khieån
thöôøng khoâng hieäu quaû khi ñieàu khieån heä phi tuyeán
khoâng söû duïng ñöôïc kinh nghieäm cuûa con ngöôøi (trong nhieàu
tröôøng hôïp kinh nghieäm cuûa con ngöôøi ñoùng vai troø quan
troïng)
9 February 2006 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 8
- Taïi sao phaûi ñieàu khieån thoâng minh?
Yeâu caàu ñaït ñöôïc chaát löôïng ñieàu khieån ngaøy caøng taêng cao.
Yeâu caàu ñieàu khieån caùc heä thoáng ñoäng phöùc taïp ngaøy caøng taêng.
Yeâu caàu ñieàu khieån trong ñieàu kieän gia taêng caùc yeáu toá baát ñònh.
⇒ Caùc yeâu caàu treân khoâng theå ñaùp öùng ñöôïc troïn veïn neáu duøng lyù
thuyeát ñieàu khieån thoâng thöôøng saún coù. Ñaây chính laø ñoäng löïc cho
ra ñôøi lyù thuyeát ñieàu khieån môùi: lyù thuyeát ñieàu khieån thoâng minh.
9 February 2006 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 9
- Thoâng minh laø gì?
Thoâng minh laø khaû naêng thu thaäp vaø söû duïng tri thöùc
Coù nhieàu caáp ñoä thoâng minh vaø nhieàu loaïi thoâng minh
Thoâng minh laø khaùi nieäm mang tính töông ñoái
9 February 2006 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 10
- Heä thoáng ñieàu khieån thoâng minh
Heä thoáng thoâng minh laø heä thoáng coù khaû naêng hoaït ñoäng thích
hôïp trong moâi tröôøng baát ñònh, trong ñoù moät hoaït ñoäng thích hôïp
laø hoaït ñoäng laøm taêng xaùc suaát thaønh coâng vaø thaønh coâng laø ñaït
ñöôïc muïc tieâu con nhaèm ñaït ñöôïc muïc tieâu chung cuûa heä thoáng.
Ñeå heä thoáng thoâng minh (nhaân taïo) hoaït ñoäng thích hôïp noù coù theå
phoûng theo chöùc naêng cuûa sinh vaät vaø khaû naêng thoâng minh con
ngöôøi moät caùch cô baûn.
⇒ Ñieàu khieån thoâng minh laø phöông phaùp ñieàu khieån phoûng theo
caùc ñaëc ñieåm cô baûn cuûa trí thoâng minh con ngöôøi. Caùc ñaëc ñieåm
cô baûn bao goàm tính thích nghi vaø khaû naêng hoïc, hoaïch ñònh trong
ñieàu kieän coù nhieàu yeáu toá khoâng chaéc chaén vaø xöû lyù khoái löôïng
lôùn thoâng tin.
9 February 2006 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 11
- Caáp ñoä thoâng minh
Coù nhieàu caáp ñoä thoâng minh tuøy theo thöôùc ño khaùc nhau:
Albus:
Toái thieåu: Thoâng minh caàn khaû naêng caûm nhaän moâi tröôøng, ra
quyeát ñònh vaø kieåm soaùt hoaït ñoäng
Möùc cao: Thoâng minh bao goàm khaû naêng nhaän daïng ñoái töôïng vaø
söï kieän, bieåu dieãn tri thöùc baèng moâ hình ngoân ngöõ, suy luaän vaø
hoaïch ñònh hoaït ñoäng töông lai.
Cao caáp: Thoâng minh cung caáp khaû naêng nhaän thöùc vaø hieåu bieát,
choïn löïa khoân ngoan, vaø hoaït ñoäng thaønh coâng trong nhieàu hoaøn
caûnh khaùc nhau nhaèm muïc ñích toàn taïi vaø phaùt trieån trong moâi
tröôøng ñoái laäp, phöùc taïp.
9 February 2006 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 12
- Caáp ñoä thoâng minh (tt)
Meystel:
Möùc thaáp (möùc 1): hieäu chænh loãi
Möùc trung bình (möùc 2): hoaïch ñònh + hieäu chænh loãi theo caùch
cuûa ngöôøi thieát keá.
Möùc cao (möùc 3): hoaïch ñònh + hieäu chænh loãi theo caùch môùi
khoâng ñöa ra tröôùc bôûi ngöôøi thieát keá.
Möùc cao raát cao (möùc 4): phaùt bieåu laïi nhieäm vuï khi tình huoáng
thay ñoåi.
9 February 2006 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 13
- Caáp ñoä thoâng minh (tt)
Krishna & Kumar: phaân loaïi ñieàu khieån thoâng minh döïa treân khaû
naêng töï caûi thieän caáu truùc ñieàu khieån
Möùc 0 = Ñieàu khieån beàn vöõng (Robust Controller).
Möùc 1 = Möùc 0 + Ñieàu khieån thích nghi (Adaptive Controller).
Möùc 2 = Möùc 1 + Ñieàu khieån toái öu (Optimal Controller)
Möùc 3 = Möùc 2 + Ñieàu khieån hoaïch ñònh (Planning Controller).
9 February 2006 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 14
- Caùc yeáu toá quyeát ñònh caáp ñoä thoâng minh
Naêng löïc tính toaùn cuûa boä naõo (maùy tính) cuûa heä thoáng
Söï phöùc taïp, tinh vi cuûa caùc thuaät toaùn maø heä thoáng söû duïng ñeå
xöû lyù thoâng tin töø caûm bieán, moâ hình hoùa theá giôùi, phaùt sinh hoaït
ñoäng, ñaùnh giaù giaù trò, truyeàn tin,…
Thoâng tin maø heä thoáng löu tröõ trong boä nhôù.
9 February 2006 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 15
- Caùc ñaëc ñieåm cuûa heä thoáng thoâng minh
Tính thích nghi – khaû naêng hoïc
Khaû naêng suy luaän
Khaû naêng hoaïch ñònh vaø ra quyeát ñònh
Khaû naêng xöû lyù thoâng tin phöùc taïp, khoâng chaéc chaén
Khaû naêng söûa sai, dung thöù loãi
Tính toái öu
Khaû naêng taùi caáu hình, môû roäng.
…
9 February 2006 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 16
- Tính thích nghi vaø khaû naêng hoïc
Khaû naêng thích nghi vôùi söï thay ñoåi (thoâng soá cuûa ñoái töôïng,
moâi tröôøng,…) laø ñaëc ñieåm baét buoäc phaûi coù ôû caùc heä thoáng
thoâng minh.
Ñeå coù ñöôïc tính thích nghi khoâng nhaát thieát ñoøi hoûi heä thoáng
phaûi coù khaû naêng hoïc.
Ñoái vôùi caùc heä thoáng coù khaû naêng thích nghi vôùi söï thay ñoåi lôùn
cuûa caùc yeáu toá baát ñònh, khaû naêng hoïc laø caàn thieát. Vì vaäy khaû
naêng hoïc laø moät ñaëc ñieåm quan troïng cuûa heä thoáng thoâng minh.
Phaân loaïi caùc thuaät toaùn hoïc (trong ñieàu khieån)
Hoïc veà ñoái töôïng:
Hoïc veà moâi tröôøng laøm vieäc
Hoïc veà boä ñieàu khieån
9 February 2006 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 17
- Khaû naêng suy luaän
Xöû lyù thoâng tin khoâng chaéc chaén. Heä thoáng khoâng theå ñöôïc goïi laø
thoâng minh neáu noù chæ coù theå laøm ñöôïc nhöõng ñieàu ñaõ ñöôïc chæ
daãn.
Khaû naêng töï ñaët ra muïc tieâu vaø töï ñaït muïc tieâu ñieàu khieån laø moät
ñaëc ñieåm quan troïng cuûa heä thoáng ñieàu khieån thoâng minh.
9 February 2006 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 18
- Tính toái öu
Heä thoáng khoâng theå ñöôïc goïi laø thoâng minh neáu coù heä thoáng khaùc
coù theå hoaït ñoäng toát hôn.
Khaû naêng taùi caáu hình, môû roäng … ñeå ñaït ñöôïc chaát löôïng ñieàu
khieån toái öu.
9 February 2006 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 19
- Caáu truùc cuûa heä thoáng ñieàu khieån thoâng minh
Ñeå coù theå ñieàu khieån caùc heä thoáng phöùc taïp, heä thoáng thoâng minh
phaûi coù caáu truùc thích hôïp ñeå phaân tích vaø ñaùnh giaù caùc chieán
löôïc ñieàu khieån moät caùch hieäu quaû. Thoâng thöôøng heä thoáng thoâng
minh coù caáu truùc 3 caáp: caáp thöïc thi, caáp phoái hôïp, caáp toå chöùc vaø
quaûn lyù.
Caáp thöïc thi: giao tieáp vôùi ñoái töôïng vaø moâi tröôøng thoâng qua caùc
caûm bieán (sensor) vaø caùc cô caáu taùc ñoäng (actuator), goàm caùc
thuaät toaùn ñieàu khieån thoâng thöôøng.
Caáp phoái hôïp: lieân keát caáp thöïc thi vaø caáp toå chöùc – quaûn lyù, keát
hôïp caùc phöông phaùp ñieàu khieån thoâng thöôøng vaø thoâng minh
Caáp toå chöùc vaø quaûn lyù: giao tieáp vôùi ngöôøi vaän haønh, goàm caùc
thuaät toaùn ñieàu khieån thoâng minh.
Thuaät ngöõ phaân caáp khoâng chæ ñeà caäp ñeán caáu truùc phaân caáp veà
phaàn cöùng maø coøn bao haøm caû söï phaân caáp trong phaàn meàm ñieàu
khieån.
9 February 2006 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 20
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
