Bài giảng Hệ thống điều khiển thông minh: Chương 2 - TS. Huỳnh Thái Hoàng

Chia sẻ: Gió Biển | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:122

Thêm vào BST

Báo xấu

229
lượt xem 42
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Hệ thống điều khiển thông minh - Chương 2: Lý thuyết cơ sở" cung cấp cho người đọc các kiến thức: Hệ mờ, mạng thần kinh, giải thuật di truyền. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hệ thống điều khiển thông minh: Chương 2 - TS. Huỳnh Thái Hoàng

Moân hoïc HEÄ THOÁNG ÑIEÀU KHIEÅN THOÂNG MINH Giaûng vieân: TS. Huyønh Thaùi Hoaøng B ä moâân Ñieà Boä Ñi àu Khieå Khi ån Töï Tö Ñoä Ñ äng Khoa Ñieän – Ñieän Töû Ñaïi hoïc Baùch Khoa TP.HCM Email: hthoang@hcmut.edu.vn hthoang@hcmut edu vn Homepage: http://www4.hcmut.edu.vn/~hthoang 2 April 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 1
Chöông 2 LÝ THUYẾT CƠ SỞ 2 April 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 2
Noäi dung chöông 2 Hệ mờ ờ Mạng thần kinh Giải thuật di truyền 2 April 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 3
HEÄ MÔ MÔØ 2 April 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 4
Giới thiệu phương pháp điều khiển mờ Điề khiển Điều khiể mực chất hất lỏng lỏ dùng dù llogic i kinh ki h điển điể V1 ⎧1 khi möïïc chaát loûng treân möùc cao nhaát LH = ⎨ ⎩0 khi möïc chaát loûng döôùi möùc cao nhaát LH ⎧1 khi möï möcc chat chaát long loûng tren treân möc möùc thap thaáp nhat nhaát LL = ⎨ ⎩0 khi möïc chaát loûng döôùi möùc thaáp nhaát LL • Boä ñieàu khieån logic kinh ñieån ⎧1, neáu LL chuyeåån töø 1 sang 0 V1 = ⎨ (1) ⎩0, neáu LH chuyeån töø 0 sang 1 2 April 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 5
Giới thiệu phương pháp điều khiển mờ Điề khiển Điều khiể mực chất hất lỏng lỏ dùng dù llogic i mờ ờ V1 Giaù trò ñaët Sai soá Möïc chaát loûng • Ngöôøi vaän haønh ⎧⎪neáu sai soá lôùn thì goùc môû V1 lôùn ⎨ (2) ⎪⎩neu neáu sai so soá nho nhoû thì goc goùc mô môû V1 nho nhoû 2 April 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 6
Giới thiệu phương pháp điều khiển mờ Phương án điều ề khiển ể 1: PLC (Programmable Logic Controller) Phương án điều khiển 2: FLC (Fuzzy Logic Controller) ⇒ Phương pháp điều khiển mờ là phương pháp điều khiển bắt chước quá trình xử lý các thông tin không rõ ràng và ra quyết định điều khiển của con người. 2 April 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 7
Các ứng dụng của phương pháp điều khiển mờ Ứng dụng Ứ d đầu đầ tiên: iê điều điề khiển khiể động độ cơ hơi h i nước ớ (Mamdani, (M d i 1974) Càng ngày có càng nhiều hệ thống điều khiển trong công nghiệp và dân dụng áp dụng phương pháp điều khiển mờ. Điều khiển hệ thống thắng và tăng tốc của xe lửa, hệ thống lái xe Điều khiển robot Điều khiển máy giặt, máy ảnh tự động,... 2 April 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 8
Cơ sở toán học của phương pháp điều khiển mờ Phaân loaï Phan loaii mô môø Nhaän daïng môø Lyù thuyeát Logic môø vaø taääp môø suy y luaään môø Ñieàu khieån môø Ño löôøng môø 2 April 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 9
Khái niệm tập hợp mờ Taäp roõ Taäp môø X X c ~ A A a a b b χA(x) μ A~ ( x) 1 1 2 6 x 2 6 x • Taäp roõ coù bieân roõ raøng • Taäp môø coù bieân khoâng roõ raøng • Taäp roõ ñöôïc ñònh nghóa • Taäp môø ñöôïc ñònh nghóa thoâng thoâng qua haøøm ñaëc tröng qua haøøm lieâ i n thuoäc 2 April 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 10
nh nghĩ Định Đị nghĩa tậ tập hợ hợp mờ mờ ~ Tập mờ A xác định trên tập cơ sở X là một tập hợp mà mỗi ỗ phần ầ tử của nó là một cặp giá trị ( x, μ A~ ( x)) , trong đó x∈X và μ A~ ( x) là ánh xạ: μ A~ ( x) : X a [0,1] ~ Ánh xạ μ A~ ( x ) được gọi là hàm liên thuộc của tập mờ A . Hàm liên thuộc đặc trưng cho độ phụ thuộc của một phần của bất ~ kỳỳ thuộc ộ tập ập cơ sở X vào tập ập mờ A . Nói cách khác,, tập ập mờ xác định ị bởi hàm liên thuộc của nó. 2 April 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 11
Các dạng hàm liên thuộc 2 April 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 12
Các dạng hàm liên thuộc 2 April 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 13
Các phép toán trên tập mờ PHEP PHEÙ P GIAO ~ ~ Giao cuûa hai taäp môø A vaø B coù cuøng cô sôû X laø moät taäp môø xaùc ñònh treân cô sôû X coù haøm lieân thuoäc: ~ ~ A ∩ B : μ A~ ∩ B~ ( x) = T {μ A~ ( x), μ B~ ( x)} Toaùn töû T coù theå laø pheùp MIN (cöïc tieåu), PROD (tích),… Giao của hai tập mờ dùng toán tử MIN 2 April 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 14
Các phép toán trên tập mờ PHEP Ù HÔÏ ÔP ~ ~ Hôïp cuûa hai taäp môø A vaø B coù cuøng cô sôû X laø moät taäp môø xaùc ñònh treân cô sôû X coù haøm lieân thuoäc: ~ ~ A ∪ B : μ A~ ∪ B~ ( x) = S {μ A~ ( x), μ B~ ( x)} Toaùn töû S coù theå laø MAX (cöïc ñaïi), BSUM (toång bò chaën), … Hợp của hai tập mờ dùng toán tử MAX 2 April 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 15
Các phép toán trên tập mờ PHEP Ù BUØ ~ Buø cuûa taäp môø A ñònh nghóa treân taäp cô sôû X laø moät taäp môø xaùc ñònh ò treân cô sôû X coù haøm lieân thuoääc xaùc ñònh ò bôûi bieåu thöùc: ~ A : μ A~ ( x) = 1 − μ A~ ( x) μ ~ A 1 ~ A 0 x Pheùp buø cuûa taäp môø 2 April 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 16
Biến ngôn ngữ và giá trị ngôn ngữ Giaù trò ngoân ngöõ laø moät taäp môø. Membership thaáp cao 1 0.5 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Percent full Haøm lieân thuoäc cuûa hai taäp môø moâ taû hai giaù trò ngoân ngöõ "cao", "thaáp" Bieán ngoân ngöõ laø bieán chæ nhaän caùc giaù trò ngoân ngöõ. Thí duï: Bieán ngoân ngöõ “möïc chaát loûng” coù theå nhaän hai giaù trò ngoâ ngon n ngö ngöõ la laø “thaá thapp” va vaø “cao” cao 2 April 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 17
Mệnh đề mờ ÑÒNH NGHÓA ~ Meänh ñeà môø, kyù hieäu P , laø phaùt bieåu coù chöùa thoâng tin khoâng roõ raøng. Trong kyõ thuaät, caùc phaùt bieåu sau ñaây laø caùc meänh ñeà môø: - "Nhieät ñoä" laø "cao" - "Möcï chaát loûngg" laø "thaáp" - "Vaän toác" laø "trung bình",… ⇒ Meänh ñe ñeà mô môø la laø phat phaùt bieu bieåu coù co daï dang: ng: "bieán ngoân ngöõ " laø "giaù trò ngoân ngöõ ". Veà maët toaùn hoïc, meänh ñeà môø laø bieåu thöùc: ~ ~ P : x∈ A ~ Taäp môø A ñaëc tröng cho giaù trò ngoân ngöõ trong meänh ñeà môø. 2 April 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 18
Mệnh đề mờ GIAÙ TRÒ THAÄT CUÛA MEÄNH ÑEÀ MÔØ Khaùc vôùi meäänh ñeà kinh ñieån chæ coù hai khaû naêng sai hoaëëc ñuùng (0 hoaëc 1), giaù trò thaät cuûa meänh ñeà môø laø moät giaù trò baát kyø naèm ~ ~ trong ñoaïn [0,1]. Goïi T (P ) laø giaù trò thaät cuûa meänh ñeà môø P : ~ T ( P ) = μ A~ ( x) ~ ~ Bieåu thöùc treân cho thaáy "ñoä ñuùng" cuûa meänh ñeà P : x ∈ A baèng ~ ñoä phuï thuoäc cuûa x vaøo taäp môø A . 2 April 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 19
Các phép toán trên mệnh đề mờ PHEÙP PHUÛ ÑÒNH ~ ~ Cho meänh ñeà ñe mô môø P : x ∈ A . ~ Phuû ñònh cuûa meänh ñeà P laø meänh ñeà : ~ ~ P : x∉ A Giaù trò thaät cuûa meänh ñeà phuû ñònh: ~ ~ T ( P ) = 1 − T ( P ) = 1 − μ A~ ( x) 2 April 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 20