Công nghệ tính toán phần mềm Chương 1: Tổng quan và ứng dụng

Chương

1

: Công ngh

 tính toán mm

Trang 5

Chương 1

CÔNG NGH TÍNH TOÁN MM

( Soft Computing technology )

Vài nét v lch s phát trin lý thuyt ñiu khin .

- Phương pháp bin phân c ñin Euler_Lagrange 1766 .

- Tiêu chun n ñnh Lyapunov 1892 .

- Trí tu nhân to 1950 .

- H thng ñiu khin máy bay siêu nh 1955 .

- Nguyên lý cc tiu Pontryagin 1956 .

- Phương pháp quy hoch ñng Belman 1957 .

- ðiu khin ti ưu tuyn tính dng toàn

phương LQR ( LQR : Linear Quadratic

Regulator ) .

- ðiu khin kép Feldbaum 1960 .

- Thut toán di truyn 1960 .

- Nhn dng h thng 1965 .

- Logic m 1965 .

- Lut ñiu khin h thng thích nghi mô hình tham chiu MRAS và b t

chnh ñnh STR 1970 ( MRAS : Model-Reference Adaptive System , STR :

Self-Tuning Regulator ) .

- H t hc Tsypkin 1971 .

- Sn phm công nghip 1982 .

- Lý thuyt bn vng 1985 .

- Công ngh tính toán mm và ñiu khin tích hp 1985 .

Chương

1

: Công ngh

 tính toán mm

Trang 6

1.1. Gii thiu v công ngh tính toán mm

Trong thc t cuc sng, các bài toán liên quan ñn hot ñng nhn

thc, trí tu ca con ngưi ñu hàm cha nhng ñi lưng, thông tin mà bn

cht là không chính xác, không chc chn, không ñy ñ. Ví d: s chng

bao gi có các thông tin, d liu cũng như các mô hình toán ñy ñ và chính

xác cho các bài toán d báo thi tit. Nhìn chung con ngưi luôn  trong bi

cnh là không có thông tin ñy ñ và chính xác cho các hot ñng ra quyt

ñnh ca bn thân mình.

Trong lĩnh vc khoa hc kĩ thut cũng vy, các h thng phc tp

trên thc t thưng không th mô t ñy ñ và chính xác bi các phương

trình toán hc truyn thng. Kt qu là nhng cách tip cn kinh ñin da

trên k thut phân tích và các phương trình toán hc nhanh chóng t ra

không còn phù hp. Vì th, công ngh tính toán mm chính là mt gii pháp

trong lĩnh vc này.

Mt s ñc ñim ca công ngh tính toán mm:

• Tính toán mm căn c trên các ñ!c ñim, hành vi ca con ngưi và

t nhiên ñ ñưa ra các quyt ñnh hp lý trong ñiu kin không chính

xác và không chc chn.

• Các thành phn ca tính toán mm có s b" sung, h# tr l$n nhau.

• Tính toán mm là mt hư%ng nghiên cu m, bt kỳ mt k thut

m%i nào ñưc to ra t' vic bt chư%c trí thông minh ca con ngưi

ñu có th tr thành mt thành phn m%i ca tính toán mm.

Công ngh tính toán mm bao g(m 3 thành phn chính:

 ðiu khin m

 Mng nơ-ron nhân to

 Lp lun xác sut ( thut gii di truyn và lý thuyt h#n mang..).

Ta s ñi vào phân tích t'ng thành phn ca công ngh tính toán mm.

1.2. ðiu khin m

Trong công ngh tính toán mm, thành phn phát trin vưt bc nht và

ñưc ng dng rng rãi nht ñó là logic m.

Khái nim v logic m ñưc giáo sư L.A Zadeh ñưa ra ln ñu tiên năm

1965, ti trưng ði hc Berkeley, bang California - M. T ñó lý thuyt

m ñã ñưc phát trin và ng dng rng rãi.

Năm 1970 ti trưng Mary Queen, London – Anh, Ebrahim Mamdani ñã

dùng logic m ñ ñiu khin mt máy hơi nưc mà ông không th ñiu khin

ñưc b ng k thut c ñin. Ti ðc Hann Zimmermann ñã dùng logic m

Chương

1

: Công ngh

 tính toán mm

Trang 7

cho các h ra quyt ñnh. Ti Nht logic m ñưc ng dng vào nhà máy x

lý nưc c!a Fuji Electronic vào 1983, h thng xe ñin ngm c!a Hitachi

vào 1987.

Lý thuyt m ra ñi " M, ng dng ñu tiên " Anh nhưng phát trin mnh

m# nh$t là " Nht. Trong lĩnh vc T ñng hoá logic m ngày càng ñưc

ng dng rng rãi. Nó thc s hu dng vi các ñi tưng phc tp mà ta

chưa bit rõ hàm truyn, logic m có th gii quyt các v$n ñ mà ñiu

khin kinh ñin không làm ñưc.

1.2.1 Khái nim cơ bn

Mt cách t"ng quát, mt h thng m là mt tp hp các qui tc dư%i dng

If … Then … ñ tái to hành vi ca con ngưi ñưc tích hp vào cu trúc

ñiu khin ca h thng.

Vic thit k mt h thng m mang rt nhiu tính cht ch quan, nó tùy

thuc vào kinh nghim và kin thc ca ngưi thit k. Ngày nay, tuy k

thut m ñã phát trin vưt bc nhưng v$n chưa có mt cách thc chính quy

và hiu qu ñ thit k mt h thng m. Vic thit k v$n phi da trên

mt k thut rt c" ñin là th* - sai và ñòi hi phi ñu tư nhiu thi gian ñ

có th ñi t%i mt kt qu chp nhn ñưc.

ð hiu rõ khái nim “M&” là gì ta hãy thc hin phép so sánh sau :

Trong toán hc ph" thông ta ñã hc khá nhiu v tp hp, ví d như tp các

s thc R, tp các s nguyên t P={2,3,5,...}… Nhng tp hp như vy ñưc

gi là tp hp kinh ñin hay tp rõ, tính “RÕ”  ñây ñưc hiu là v%i mt

tp xác ñnh S cha n phn t* thì ng v%i phn t* x ta xác ñnh ñưc mt giá

tr y=S(x).

Gi ta xét phát biu thông thưng v tc ñ mt chic xe môtô : chm,

trung bình, hơi nhanh, rt nhanh. Phát biu “CH'M”  ñây không ñưc ch+

rõ là bao nhiêu km/h, như vy t' “CH'M” có min giá tr là mt khong

nào ñó, ví d 5km/h – 20km/h chng hn. Tp hp L={chm, trung bình, hơi

nhanh, r$t nhanh} như vy ñưc gi là mt tp các bin ngôn ng. V%i m#i

thành phn ngôn ng x

k

ca phát biu trên nu nó nhn ñưc mt kh năng

µ

(x

k

) thì tp hp F g(m các c!p (x,

µ

(x

k

)) ñưc gi là tp m.

1. ðnh nghĩa tp m

Tp m F xác ñnh trên tp kinh ñin B là mt tp mà m#i phn t* ca nó là

mt c!p giá tr (x,

µ

µµ

µ

F

(x)), v%i x

∈

X và

µ

F

(x) là mt ánh x :

Chương

1

: Công ngh

 tính toán mm

Trang 8

µ

µµ

µ

F

(x) : B

→

→→

→

[0 1]

trong ñó :

µ

F

gi là hàm thuc , B gi là tp nn.

2. Các thut ng trong logic m

• ð cao tp m F là giá tr h = Sup

µ

F

(x), trong ñó sup

µ

F

(x) ch+ giá tr nh

nht trong tt c các ch!n trên ca hàm

µ

F

(x).

• Min xác ñnh ca tp m F, ký hiu là S là tp con tho mãn :

S = Supp

µ

F

(x) = { x

∈

B |

µ

F

(x) > 0 }

• Min tin cy ca tp m F, ký hiu là T là tp con tho mãn :

T = { x

∈

B |

µ

F

(x) = 1 }

• Các dng hàm thuc (membership function) trong logic m

Có rt nhiu dng hàm thuc như : Gaussian, PI-shape, S-shape, Sigmoidal,

Z-shape …

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

trapmf gbellmf trimf gaussmf gauss2mf smf

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

zmf psigmf dsigmf pimf sigmf

Hình1.1:

µ

1

min tin cy

MXð

Chương

1

: Công ngh

 tính toán mm

Trang 9

3. Bin ngôn ng

Bin ngôn ng là phn t* ch ño trong các h thng dùng logic m. , ñây

các thành phn ngôn ng ca cùng mt ng cnh ñưc kt hp li v%i nhau.

ð minh ho v hàm thuc và bin ngôn ng ta xét ví d sau :

Xét tc ñ ca mt chic xe môtô, ta có th phát biu xe ñang chy:

- Rt chm (VS)

- Chm (S)

- Trung bình (M)

- Nhanh (F)

- Rt nhanh (VF)

Nhng phát biu như vy gi là bin ngôn ng ca tp m. Gi x là giá tr

ca bin tc ñ, ví d x =10km/h, x = 60km/h … Hàm thuc tương ng ca

các bin ngôn ng trên ñưc ký hiu là :

µ

VS

(x),

µ

S

(x),

µ

M

(x),

µ

F

(x),

µ

VF

(x)

Như vy bin tc ñ có hai min giá tr :

- Min các giá tr ngôn ng :

N = { rt chm, chm, trung bình, nhanh, rt nhanh }

- Min các giá tr vt lý :

V = { x∈B | x ≥ 0 }

Bin tc ñ ñưc xác ñnh trên min ngôn ng N ñưc gi là bin ngôn ng.

V%i m#i x∈B ta có hàm thuc :

x

→

µ

X

= {

µ

VS

(x),

µ

S

(x),

µ

M

(x),

µ

F

(x),

µ

VF

(x) }

Ví d hàm thuc ti giá tr rõ x = 65km/h là :

µ

X

(65) = { 0;0;0.75;0.25;0 }

VS S M F VF

0 20 40 60 65 80 100 tc ñ

µ

1

0.75

0.25

Hình 1.2:

Chương 1: Công nghệ tính toán phần mềm

Chủ đề:

Tài liệu liên quan

Tài liêu mới

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Hỗ trợ

Phương thức thanh toán

Theo dõi chúng tôi