Bài giảng Hệ thống điều khiển thông minh: Chương 2 - TS. Ngô Thanh Quyền

Trong bối cảnh khoa học công nghệ ngày càng phát triển, các hệ thống điều khiển thông minh đóng vai trò then chốt trong việc tự động hóa và tối ưu hóa quy trình. Tuy nhiên, các phương pháp điều khiển truyền thống thường gặp khó khăn khi xử lý thông tin không rõ ràng, mang tính định tính hay không thể mô tả bằng dạng nhị phân. Chương này sẽ giới thiệu về Logic mờ (Fuzzy Logic), một nhánh của phương pháp điều khiển thông minh, nhằm giải quyết những thách thức này. Chúng tôi sẽ đi sâu vào các khái niệm cơ bản, nguyên lý hoạt động và tầm quan trọng của việc ứng dụng Logic mờ trong các hệ thống điều khiển thực tế, nơi sự linh hoạt và khả năng suy luận gần giống con người là cần thiết.

Sinh viên, kỹ sư và nhà nghiên cứu trong lĩnh vực điều khiển tự động, kỹ thuật điện, trí tuệ nhân tạo và các hệ thống điều khiển thông minh.

Chương này cung cấp một cái nhìn toàn diện về Logic mờ (Fuzzy Logic), một phương pháp điều khiển thông minh được thiết kế để xử lý thông tin mơ hồ và đưa ra quyết định dựa trên suy luận gần giống con người, đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng điều khiển thực tế. Logic mờ khác biệt so với logic nhị phân truyền thống ở khả năng mô tả các “mức độ” hoặc “độ mờ” của dữ liệu trong một phạm vi liên tục, thay vì chỉ là giá trị 0 hoặc 1. Điều này được minh họa qua các ví dụ thực tế về việc biểu diễn các khái niệm như “không khí mát mẻ” hoặc “tuổi trung niên” bằng cách sử dụng các hàm liên thuộc.

Nội dung chính của chương tập trung vào nguyên lý hoạt động của Logic mờ trong các hệ thống điều khiển. Nó giải thích cấu trúc cơ bản của một bộ điều khiển Logic mờ, bao gồm ba thành phần chính: mờ hóa (fuzzification), xử lý quy tắc mờ (fuzzy rule processing) và giải mờ (defuzzification). Quá trình mờ hóa chuyển đổi dữ liệu đầu vào sắc nét thành các tập mờ sử dụng các hàm liên thuộc và nhãn ngôn ngữ. Tiếp theo, bộ xử lý quy tắc áp dụng các quy tắc IF-THEN để suy luận và đưa ra kết quả mờ. Cuối cùng, quá trình giải mờ chuyển đổi kết quả mờ trở lại thành một giá trị điều khiển sắc nét cho hệ thống.

Chương này cũng trình bày các ví dụ minh họa chi tiết về ứng dụng của Logic mờ trong điều khiển nhiệt độ nồi hơi và điều hòa không khí, làm nổi bật khả năng ra quyết định dựa trên các quy tắc linh hoạt. Giá trị ứng dụng của Logic mờ nằm ở khả năng tạo ra các hệ thống điều khiển mạnh mẽ, thích ứng, có thể hoạt động hiệu quả trong môi trường phức tạp và không chắc chắn, mang lại những giải pháp tiên tiến cho ngành kỹ thuật và tự động hóa.