Bài giảng Logic mờ và ứng dụng: Điều khiển mờ

11/15/13 <br />  <br /> <br /> PGS.TS. <br />  Trần <br />  Văn <br />  Lăng <br />  <br /> <br /> Assoc. <br />  Prof. <br />  Tran <br />  Van <br />  Lang, <br />  Dr., <br />  Vietnam <br />  Academy <br />  of <br />  Science <br />  and <br />  Technology <br />  <br /> <br /> 1 <br />  <br /> <br /> ¡  Mục <br />  tiêu <br />  là <br />  điều <br />  khiển <br />  tiến <br />  trình <br />  dựa <br />  trên <br />  tri <br />  <br /> <br /> 2 <br />  <br /> <br /> ¡  Kiến <br />  thức <br />  toán <br />  học <br />  về <br />  vận <br />  hành <br />  tiến <br />  trình <br />  là <br />  <br /> <br /> thức <br />  chuyên <br />  gia <br />  <br /> <br /> không <br />  cần <br />  thiết <br />  <br /> ¡  Điều <br />  khiển <br />  mờ <br />  sử <br />  dụng <br />  các <br />  kỹ <br />  năng <br />  của <br />  <br /> người <br />  vận <br />  hành <br />  có <br />  kinh <br />  nghiệm, <br />  hoặc <br />  sử <br />  <br /> dụng <br />  tri <br />  thức <br />  chuyên <br />  gia <br />  <br /> ¡  Các <br />  giác <br />  quan <br />  của <br />  con <br />  người <br />  có <br />  thể <br />  mô <br />  hình <br />  <br /> hóa, <br />  sử <br />  dụng <br />  ngôn <br />  ngữ <br />  tự <br />  nhiên <br />  được <br />  định <br />  <br /> nghĩa <br />  không <br />  rõ <br />  ràng <br />  <br /> <br /> §  Điều <br />  khiển <br />  cổ <br />  điển <br />  sử <br />  dụng <br />  nhưng <br />  tham <br />  số <br />  vật <br />  lý <br />  <br /> <br /> để <br />  điều <br />  khiển. <br />  <br /> §  Còn <br />  điều <br />  khiển <br />  mờ <br />  dựa <br />  trên <br />  tri <br />  thức <br />  của <br />  chuyên <br />  <br /> gia <br />  <br /> <br /> ¡  Đôi <br />  khi, <br />  kết <br />  hợp <br />  giữa <br />  điều <br />  khiển <br />  mờ <br />  và <br />  điều <br />  <br /> <br /> khiển <br />  cổ <br />  điển <br />  để <br />  giải <br />  quyết <br />  bài <br />  toán <br />  điều <br />  <br /> khiển <br />  <br /> Assoc. <br />  Prof. <br />  Tran <br />  Van <br />  Lang, <br />  Dr., <br />  Vietnam <br />  Academy <br />  of <br />  Science <br />  and <br />  Technology <br />  <br /> <br /> Assoc. <br />  Prof. <br />  Tran <br />  Van <br />  Lang, <br />  Dr., <br />  Vietnam <br />  Academy <br />  of <br />  Science <br />  and <br />  Technology <br />  <br /> <br /> 3 <br />  <br /> <br /> Assoc. <br />  Prof. <br />  Tran <br />  Van <br />  Lang, <br />  Dr., <br />  Vietnam <br />  Academy <br />  of <br />  Science <br />  and <br />  Technology <br />  <br /> <br /> 4 <br />  <br /> <br /> 1 <br />  <br /> <br /> 11/15/13 <br />  <br /> <br /> ¡  Một <br />  số <br />  lượng <br />  ít <br />  các <br />  luật <br />  đủ <br />  để <br />  mô <br />  tả <br />  hệ <br />  thống <br />  <br /> ¡  Việc <br />  tổng <br />  hợp <br />  ý <br />  kiến <br />  của <br />  nhiều <br />  chuyên <br />  gia <br />  <br /> <br /> được <br />  đễ <br />  dàng <br />  thực <br />  hiện <br />  <br /> ¡  Có <br />  thể <br />  phối <br />  hợp <br />  nhiều <br />  mục <br />  tiêu <br />  <br /> ¡  Ít <br />  bị <br />  ảnh <br />  hưởng <br />  bởi <br />  yếu <br />  tố <br />  nhiễu <br />  khi <br />  đo <br />  đạt <br />  <br /> ¡  Có <br />  độ <br />  chính <br />  xác <br />  cao <br />  và <br />  ít <br />  năng <br />  lượng <br />  <br /> <br /> Assoc. <br />  Prof. <br />  Tran <br />  Van <br />  Lang, <br />  Dr., <br />  Vietnam <br />  Academy <br />  of <br />  Science <br />  and <br />  Technology <br />  <br /> <br /> Ví <br />  dụ <br />  <br /> <br /> 5 <br />  <br /> <br /> Assoc. <br />  Prof. <br />  Tran <br />  Van <br />  Lang, <br />  Dr., <br />  Vietnam <br />  Academy <br />  of <br />  Science <br />  and <br />  Technology <br />  <br /> <br /> 6 <br />  <br /> <br /> ¡  Dữ <br />  liệu <br />  này <br />  thu <br />  được <br />  từ <br />  các <br />  sensor <br />  quang <br />  <br /> <br /> ¡  Hệ <br />  thống <br />  mờ <br />  có <br />  hai <br />  giá <br />  trị <br />  nhập <br />  vào <br />  như <br />  sau: <br />  <br /> <br /> học. <br />   <br />  <br /> <br /> §  Độ <br />  bẩn <br />  trên <br />  quần <br />  áo <br />   <br />  <br /> <br /> ¡  Độ <br />  bẩn <br />  được <br />  xác <br />  định <br />  bởi <br />  sự <br />  trong <br />  suốt <br />  của <br />  <br /> <br /> §  Loại <br />  chất <br />  bẩn <br />  trên <br />  quần <br />  áo. <br />   <br />  <br /> <br /> nước. <br />   <br />  <br /> <br /> ¡  Loại <br />  chất <br />  bẩn <br />   <br />  được <br />  xác <br />  định <br />  từ <br />  sự <br />  bão <br />  hòa <br />  <br /> <br /> (thời <br />  gian <br />  để <br />  đạt <br />  đến <br />  sự <br />  bão <br />  hòa). <br />   <br />  <br /> <br /> §  Quần <br />  áo <br />  dầu <br />  mỡ <br />  chẳng <br />  hạn <br />  cần <br />  lâu <br />  hơn <br />  cho <br />  sự <br />  <br /> <br /> trong <br />  suốt <br />  nước <br />  để <br />  đạt <br />  đến <br />  sự <br />  bão <br />  hòa <br />  bởi <br />  vì <br />  mỡ <br />  <br /> là <br />  chất <br />  ít <br />  hòa <br />  tan <br />  trong <br />  nước <br />  hơn <br />  những <br />  dạng <br />  <br /> khác <br />  của <br />  chất <br />  bẩn. <br />   <br />  <br /> <br /> Assoc. <br />  Prof. <br />  Tran <br />  Van <br />  Lang, <br />  Dr., <br />  Vietnam <br />  Academy <br />  of <br />  Science <br />  and <br />  Technology <br />  <br /> <br /> 7 <br />  <br /> <br /> Assoc. <br />  Prof. <br />  Tran <br />  Van <br />  Lang, <br />  Dr., <br />  Vietnam <br />  Academy <br />  of <br />  Science <br />  and <br />  Technology <br />  <br /> <br /> 8 <br />  <br /> <br /> 2 <br />  <br /> <br /> 11/15/13 <br />  <br /> <br /> ¡  Hệ <br />  thống <br />  phải <br />  có <br />  sensor <br />  khá <br />  tốt <br />  có <br />  thể <br />  cung <br />  <br /> <br /> ¡  Với <br />  biến <br />  ngôn <br />  ngữ <br />  “Độ <br />  bẩn” <br />  có <br />  các <br />  tập <br />  mờ <br />   <br />  <br /> <br /> cấp <br />  dữ <br />  liệu <br />  cần <br />  thiết <br />  cho <br />  bộ <br />  điều <br />  khiển <br />  mờ. <br />  <br /> ¡  Giá <br />  trị <br />  độ <br />  bẩn <br />  và <br />  loại <br />  chất <br />  bẩn <br />  được <br />  chuẩn <br />  <br /> hóa: <br />  giả <br />  sử <br />  trong <br />  đoạn <br />  [0,100] <br />  <br /> <br /> Assoc. <br />  Prof. <br />  Tran <br />  Van <br />  Lang, <br />  Dr., <br />  Vietnam <br />  Academy <br />  of <br />  Science <br />  and <br />  Technology <br />  <br /> <br /> §  Bẩn <br />  ít <br />  (D.Small) <br />  <br /> §  Bẩn <br />  vừa <br />  (D.Medium) <br />  <br /> §  Bẩn <br />  nhiều <br />  (D.Large) <br />  <br /> <br /> 9 <br />  <br /> <br /> ¡  Biến <br />  ngôn <br />  ngữ <br />  “Loại <br />  chất <br />  bẩn” <br />  có <br />  các <br />  tập <br />  mờ: <br />  <br /> <br /> Assoc. <br />  Prof. <br />  Tran <br />  Van <br />  Lang, <br />  Dr., <br />  Vietnam <br />  Academy <br />  of <br />  Science <br />  and <br />  Technology <br />  <br /> <br /> 10 <br />  <br /> <br /> ¡  Biến <br />  ngôn <br />  ngữ <br />  xác <br />  định <br />  “Thời <br />  gian <br />  giặt” <br />  có <br />  <br /> <br /> §  Mỡ <br />   <br />  ít <br />  (K.NotGreasy) <br />  <br /> <br /> các <br />  tập <br />  mờ <br />   <br />  <br /> <br /> §  Mỡ <br />  vừa <br />  (K.Medium) <br />  <br /> <br /> §  Giặt <br />  rất <br />  ngắn <br />  (T.VeryShort) <br />  <br /> <br /> §  Mỡ <br />  nhiều <br />  (K.Greasy) <br />  <br /> <br /> §  Giặt <br />  ngắn <br />  (T.Short) <br />  <br /> §  Giặt <br />  vừa <br />  (T.Medium) <br />  <br /> §  Giặt <br />  lâu <br />  (T.Long) <br />  <br /> §  Giặt <br />  rất <br />  lâu <br />  (T.Very <br />  Long) <br />  <br /> <br /> Assoc. <br />  Prof. <br />  Tran <br />  Van <br />  Lang, <br />  Dr., <br />  Vietnam <br />  Academy <br />  of <br />  Science <br />  and <br />  Technology <br />  <br /> <br /> 11 <br />  <br /> <br /> Assoc. <br />  Prof. <br />  Tran <br />  Van <br />  Lang, <br />  Dr., <br />  Vietnam <br />  Academy <br />  of <br />  Science <br />  and <br />  Technology <br />  <br /> <br /> 12 <br />  <br /> <br /> 3 <br />  <br /> <br /> 11/15/13 <br />  <br /> <br /> ¡  Quy <br />  tắc <br />  mang <br />  tính <br />  trực <br />  giác: <br />  “Nếu <br />  thời <br />  gian <br />  <br /> <br /> ¡  Gọi <br />  <br /> <br /> bão <br />  hòa <br />  lâu <br />  và <br />  sự <br />  trong <br />  suốt <br />  ít <br />  Thì <br />  thời <br />  gian <br />  <br /> giặt <br />  cần <br />  phải <br />  lâu” <br />  <br /> ¡  Sự <br />  kết <br />  hợp <br />  khác <br />  nhau <br />  của <br />  những <br />  luật <br />  đó <br />  và <br />  <br /> những <br />  điều <br />  kiện <br />  khác, <br />  sẽ <br />  đưa <br />  ra <br />  những <br />  quy <br />  <br /> tắc <br />  cần <br />  thiết <br />  để <br />  xây <br />  dựng <br />  bộ <br />  điều <br />  khiển <br />  máy <br />  <br /> giặt. <br />  <br /> <br /> Assoc. <br />  Prof. <br />  Tran <br />  Van <br />  Lang, <br />  Dr., <br />  Vietnam <br />  Academy <br />  of <br />  Science <br />  and <br />  Technology <br />  <br /> <br /> §  x: <br />  Độ <br />  bẩn<br /> <br /> <br />  <br /> §  y: <br />  Loại <br />  chất <br />  bẩn <br />  <br /> §  z: <br />  Thời <br />  gian <br />  giặt <br />  <br /> <br /> 13 <br />  <br /> <br /> ¡  (R1): <br />  If <br />  x <br />  is <br />  Large <br />  and <br />  y <br />  is <br />  Greasy <br />  then <br />  z <br />  is <br />  <br /> <br /> Assoc. <br />  Prof. <br />  Tran <br />  Van <br />  Lang, <br />  Dr., <br />  Vietnam <br />  Academy <br />  of <br />  Science <br />  and <br />  Technology <br />  <br /> <br /> 14 <br />  <br /> <br /> ¡  (R4): <br />  If <br />  x <br />  is <br />  Large <br />  and <br />  y <br />  is <br />  Medium <br />  then <br />  z <br />  is <br />  <br /> <br /> VeryLong <br />  <br /> ¡  (R2): <br />  If <br />  x <br />  is <br />  Medium <br />  and <br />  y <br />  is <br />  Greasy <br />  then <br />  z <br />  is <br />  <br /> Long <br />  <br /> ¡  (R3): <br />  If <br />  x <br />  is <br />  Small <br />   <br />  and <br />  y <br />  is <br />  Greasy <br />  then <br />  z <br />  is <br />  <br /> Long <br />  <br /> <br /> Assoc. <br />  Prof. <br />  Tran <br />  Van <br />  Lang, <br />  Dr., <br />  Vietnam <br />  Academy <br />  of <br />  Science <br />  and <br />  Technology <br />  <br /> <br /> <br />  (0 <br />  ≤ <br />  x <br />  ≤ <br />  100) <br />  <br /> <br />  (0 <br />  ≤ <br />   <br />  y <br />  ≤ <br />  100) <br />  <br /> <br />  (0 <br />  ≤ <br />   <br />  z <br />  ≤ <br />   <br />  60) <br />  <br /> <br /> Long <br />  <br /> ¡  (R5): <br />  If <br />  x <br />  is <br />  Medium <br />  and <br />  y <br />  is <br />  Medium <br />  then <br />  z <br />  is <br />  <br /> Medium <br />  <br /> ¡  (R6): <br />  If <br />  x <br />  is <br />  Small <br />  and <br />  y <br />  is <br />  Medium <br />  then <br />  z <br />  is <br />  <br /> Medium <br />   <br />  <br /> <br /> 15 <br />  <br /> <br /> Assoc. <br />  Prof. <br />  Tran <br />  Van <br />  Lang, <br />  Dr., <br />  Vietnam <br />  Academy <br />  of <br />  Science <br />  and <br />  Technology <br />  <br /> <br /> 16 <br />  <br /> <br /> 4 <br />  <br /> <br /> 11/15/13 <br />  <br /> <br /> ¡  (R7): <br />  If <br />  x <br />  is <br />  Large <br />  and <br />  y <br />  is <br />  NotGreasy <br />  then <br />  z <br />  is <br />  <br /> <br /> <br />  <br /> <br /> Assoc. <br />  Prof. <br />  Tran <br />  Van <br />  Lang, <br />  Dr., <br />  Vietnam <br />  Academy <br />  of <br />  Science <br />  and <br />  Technology <br />  <br /> <br /> D.Small<br /> <br /> D.Medium<br /> <br /> D.Large<br /> <br /> K.NotGreasy<br /> <br /> T.VeryShort<br /> <br /> T.Short<br /> <br /> T.Medium<br /> <br /> K.Medium<br /> <br /> T. <br />  Medium<br /> <br /> T. <br />  Medium<br /> <br /> T. <br />  Long<br /> <br /> K.Greasy<br /> <br /> Medium <br />  <br /> ¡  (R8): <br />  If <br />  x <br />  is <br />  Medium <br />  and <br />  y <br />  is <br />  NotGreasy <br />  then <br />  z <br />  <br /> is <br />  Short <br />  <br /> ¡  (R9): <br />  If <br />  x <br />  is <br />  Small <br />  and <br />  y <br />  is <br />  NotGreasy <br />  then <br />  z <br />  is <br />  <br /> VeryShort <br />  <br /> <br /> T. <br />  Long<br /> <br /> T. <br />  Long<br /> <br /> T. <br />  VeryLong<br /> <br /> 17 <br />  <br /> <br /> Assoc. <br />  Prof. <br />  Tran <br />  Van <br />  Lang, <br />  Dr., <br />  Vietnam <br />  Academy <br />  of <br />  Science <br />  and <br />  Technology <br />  <br /> <br /> 18 <br />  <br /> <br /> 1.2<br /> <br /> ¡  μD.Small(x) <br />  <br /> <br /> <br />  = <br />  1 <br />  -­‐ <br />  x/50, <br />   <br />  nếu <br />  0 <br />  ≤ <br />   <br />  x <br />   <br />  ≤ <br />  50 <br />  <br /> <br />  <br /> <br />   <br />   <br />   <br />   <br />  = <br />  0 <br />  <br /> <br />  nếu <br />  50 <br />  < <br />  x <br />  ≤ <br />  100 <br />  <br /> ¡  μD.Medium(x) <br />  = <br />  x/50,<br /> <br />  nếu <br />  0 <br />  ≤ <br />   <br />  x <br />   <br />  ≤ <br />  50 <br />  <br /> <br />  <br /> <br />   <br />   <br />   <br />   <br />   <br />   <br />   <br />   <br />  2-­‐x/50, <br />  nếu <br />  50 <br />  < <br />  x <br />  ≤ <br />  100 <br />  <br /> ¡  μD.Large(x)<br /> <br />  = <br />  0, <br />  <br /> <br />  nếu <br />  0 <br />  ≤ <br />   <br />  x <br />   <br />  ≤ <br />  50 <br />  <br /> <br />  <br /> <br />   <br />   <br />   <br />   <br />  x/50 <br />  –1 <br />  nếu <br />  50 <br />  < <br />  x <br />  ≤ <br />  100 <br />  <br /> <br /> 1<br /> 0.8<br /> 0.6<br /> 0.4<br /> 0.2<br /> 0<br /> 0<br /> <br /> 50<br /> Smail<br /> <br /> Assoc. <br />  Prof. <br />  Tran <br />  Van <br />  Lang, <br />  Dr., <br />  Vietnam <br />  Academy <br />  of <br />  Science <br />  and <br />  Technology <br />  <br /> <br /> 19 <br />  <br /> <br /> 100<br /> Medium<br /> <br /> 200<br /> <br /> Large<br /> <br /> Assoc. <br />  Prof. <br />  Tran <br />  Van <br />  Lang, <br />  Dr., <br />  Vietnam <br />  Academy <br />  of <br />  Science <br />  and <br />  Technology <br />  <br /> <br /> 20 <br />  <br /> <br /> 5 <br />  <br /> <br />