Bài giảng "Hệ thống điều khiển thông minh - Chương 3: Điều khiển trực tiếp" cung cấp cho người đọc các kiến thức: Giới thiệu, điều khiển mờ, điều khiển dùng mạng thần kinh, chỉnh độ bộ điều khiển dùng giải thuật di truyền. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Bài giảng Hệ thống điều khiển thông minh: Chương 3 - 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
7 May 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 1
- Chöông 3
ÑIEÀU KHIEÅN TRÖÏC TIEÁP
7 May 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 2
- Noäi dung chöông 2
Gi ùi thieä
Giôù hi u
Ñieàu khieån môø
Ñieààu khieåån duøng maïng thaààn kinh
Chænh ñònh boä ñieàu khieån duøng giaûi thuaät di truyeàn
7 May 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 3
- Giôùi thieäu
7 May 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 4
- Heä thoáng ñieàu khieån bôûi ngöôøi vaän haønh
Thöïc teá coù nhöõng ñoái töôïng ñieàu khieån raát phöùc taïp, coù tính phi
tuyeán cao kho
tuyen khoù ñieu
ñieàu khien
khieån bang
baèng phöông phap
phaùp thong
thoâng thöông
thöôøng do
khoâng theå xaùc ñònh ñöôïc moâ hình toaùn cuûa ñoái töôïng
Con ngöôø
g i vôùi khaû naêng xöû lyù
y tinh xaûo cuûa boä naõo sau khi traûi
qua quaù trình ñaøo taïo vaø tích luõy kinh nghieäm laïi coù theå ñieàu
khieån ñöôïc caùc ñoái töôïng phöùc taïp maø khoâng caàn bieát gì veà moâ
taû toan
ta toaùn hoï
hocc cua
cuûa ñoi
ñoái töôï
töôngng
7 May 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 5
- Ñieàu khieån mờ
mờ
Ñieu
Ñieà u khien
khieån mômôø cung capcaáp phöông phap
phaùp ñe
ñeå bieu
bieåu dien,
dieãn xö
xöû ly
lyù va
vaø
thöïc thi tri thöùc tröïc giaùc cuûa con ngöôøi.
Kinh nghieä
g äm chuyeâ y ng gia ñöôcï tích hôp
ïp v
vaøo boää ñieàu khieån môø
trong quaù trình thieát keá heä thoáng
7 May 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 6
- Ñieàu khieån duøng maïng thaàn kinh
Boä ñieàu khieån maïng thaàn kinh ñöôïc thieát keá nhôø vaøo khaû naêng
hocc cua
hoï cuûa maï
mang
ng than
thaàn kinh.
kinh
Qua quaù trình huaán luyeän maïng troïng soá cuûa maïng thaàn kinh
ñöôcc caäp nhaät va
ñöôï vaø maï
mangng hoï
hocc ñöôï
ñöôcc kinh nghieäm cua
cuûa chuyen
chuyeân gia
trong vieäc ñieàu khieån ñoái töôïng
7 May 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 7
- Ñieàu khieån tröïc tieáp
7 May 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 8
- Ñieàu khieån buø nhieãu
7 May 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 9
- Ñieàu khieån thích nghi duøng boä giaùm saùt môø/maïng thaàn kinh
7 May 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 10
- Chænh ñònh toái öu boä ñieàu khieån duøng giaûi thuaät di truyeàn
Giaii thuaät di truyen
Giaû truyeàn toi
toái öu hoa
hoùa thong
thoâng so
soá (va
(vaø cau
caáu truc)
truùc) cua
cuûa boä
ñieàu khieån ñeå toái thieåu moät chæ tieâu chaát löôïng cho tröôùc
7 May 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 11
- Ñieàu khieån môø
7 May 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 12
- Caáu truùc boä ñieàu khieån môø
7 May 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 13
- Caáu truùc boä ñieàu khieån môø
Bộ điều khiển mờ cơ bản:
¾ hệ qui tắc điều khiển rút ra từ kinh nghiệm chuyên gia trong việc
điều khiển đối tượng.
¾ khâu mờ hóa chuyển giá trị rõ phản hồi từ ngõ ra của đối tượng
thành giá trị mờ để hệ qui tắc có thể suy luận được
¾ khâu giải mờ chuyển giá trị mờ suy luận được ở ngõ ra của hệ
qui tắc thành giá trị rõ để điều khiển đối tượng
7 May 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 14
- Caáu truùc boä ñieàu khieån môø
Tiền xử lý:
ý
¾ vi phân, tích phân tín hiệu
¾ chuẩn hóa, lượng tử hóa
¾ lọc nhiễu
ễ
Hậu xử lý:
¾ bộ khuếch đại chuyển tín hiệu giải mờ chuẩn hóa thành giá trị
vật lý
7 May 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 15
- Thieát keá boä ñieàu khieån môø
Thiết kế dựa
Thiế d vào à kinh
ki h nghiệm
hiệ chuyên
h ê giai
Thiết kế dựa trên lý thuyết Lyapunov
Thiết kế bộ điều khiển PID mờ
Thiết kế bộ điều khiển mờ dùng giải thuật di truyền
7 May 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 16
- Thieát keá boä ñieàu khieån môø
döïa vaøo kinh nghieäm chuyeân gia
7 May 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 17
- Thieát keá döïa vaøo kinh nghieäm chuyeân gia
Xác định biến vào,
vào biến ra (và biến trạng thái,
thái nếu cần) của đối
tượng.
Chuẩn hóa biến vào,, biến ra về miền ggiá trịị [0,1]
[ , ] hayy [−1,1]
[ , ]
Định nghĩa các tập mờ trên tập cơ sở đã chuẩn hóa của các biến,
và gán cho mỗi tập mờ một giá trị ngôn ngữ.
Gán quan hệ giữa các tập mờ ở ngõ vào và ngõ ra, bước này xây
dựng được hệ qui tắc mờ.
Chọn phương pháp suy diễn
diễn.
¾ suy diễn cục bộ
¾ áp p dụng
ụ g công
g thức hợp
ợp thành MAX–MIN hayy MAX–PROD.
Chọn phương pháp giải mờ.
¾ phương pháp trọng tâm,
¾ phương pháp trung bình có trọng số,…
7 May 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 18
- Thí duï: Ñieàu khieån môø giöõ caân baèng heä con laéc ngöôïc
M : troïng löôïng xe [Kg]
m : troï
t ng löô l é [Kg]
löôïng con lac
l : chieàu daøi con laéc [m]
u : löï
löcc tac
taùc ñoäng vaø
vaoo xe [N]
g : gia toác troïng tröôøng
[m/s2]
x : vò trí xe [m]
θ : goùc giöõa con laéc vaø
phöông thaú
thangng ñöù
ñöngng [rad]
( M + m ) &x& − ml(sin θ )θ& 2 + ml(cos θ )θ&& = u
m&x& cos θ + mlθ&& = mg sin θ
7 May 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 19
- Caùc bieán vaøo vaø bieán ra cuûa boä ñieàu khieån
Choïn caù
Chon cacc bieá
bienn vao/ra:
vaøo/ra:
4 bieán vaøo: goùc leäch cuûa con laéc, vaän toác goùc cuûa con laéc, vò trí xe vaø toác
ñoä xe
bien
bieán ra la
laø löï
löcc taù
tacc duï
dung
ng vaø
vaoo xe.
xe
Taäp cô sôû cuûa caùc bieán phuï thuoäc chuû yeáu vaøo ñoái töôïng, ta choïn nhö sau:
Goùc leäch: [−0.3,0.3] (rad)
Vaän toctoác goc:
goùc: [−1
[−1, 1] (rad/sec)
Vò trí xe: [−3, 3] (m)
Vaän toác xe: [−3, 3] (m/sec)
Löï
Löcc tac
taùc duï
dung:
ng: [[−40,
40 40] (N)
Chuaån hoùa taäp cô sôû cuûa caùc bieán vaøo/ra veà mieàn [−1, 1], do ñoù caùc ma traän
heä soá khueách ñaïi cuûa caùc khoái tieàn xöû lyù vaø haäu xöû lyù nhö sau:
1 1 1
Caùc heä soá tieàn xöû lyù: K1 = , K 2 = 1, K 3 = , K 4 =
0.3 3 3
Heä soá
so haäu xöû
xö ly:
lyù: K 5 = 40
7 May 2010 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 20
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
