Luận án Tiến sĩ Toán học: Mở rộng phép suy luận xấp xỉ của đại số gia tử và ứng dụng trong bài toán điều khiển

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO<br /> <br /> VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC<br /> VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM<br /> <br /> HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ<br /> -----------------------------<br /> <br /> NGUYỄN TIẾN DUY<br /> <br /> MỞ RỘNG PHÉP SUY LUẬN XẤP XỈ CỦA ĐẠI SỐ GIA TỬ<br /> VÀ ỨNG DỤNG TRONG BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN<br /> <br /> LUẬN ÁN TIẾN SĨ TOÁN HỌC<br /> <br /> HÀ NỘI – 2016<br /> <br /> BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO<br /> <br /> VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC<br /> VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM<br /> <br /> HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ<br /> -----------------------------<br /> <br /> NGUYỄN TIẾN DUY<br /> <br /> MỞ RỘNG PHÉP SUY LUẬN XẤP XỈ CỦA ĐẠI SỐ GIA TỬ<br /> VÀ ỨNG DỤNG TRONG BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN<br /> <br /> LUẬN ÁN TIẾN SĨ TOÁN HỌC<br /> Chuyên ngành: Cơ sở toán học cho tin học<br /> Mã số: 62 46 01 10<br /> <br /> Người hướng dẫn khoa học:<br /> 1. PGS.TSKH. Nguyễn Cát Hồ<br /> 2. TS. Vũ Như Lân<br /> <br /> HÀ NỘI – 2016<br /> <br /> 2<br /> <br /> LỜI CAM ĐOAN<br /> Tôi xin cam đoan luận án “Mở rộng phép suy luận xấp xỉ của đại số gia tử<br /> và ứng dụng trong bài toán điều khiển” là công trình nghiên cứu của bản thân tác<br /> giả. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án là hoàn toàn trung thực,<br /> không sao chép từ bất kỳ nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Một phần trong<br /> các kết quả này đã được công bố trên các tạp chí khoa học chuyên ngành và các<br /> hội thảo với sự đồng ý của các đồng tác giả trước khi đưa vào luận án. Một số kết<br /> quả còn lại chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Việc tham<br /> khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham<br /> khảo đúng quy định.<br /> Hà Nội, ngày … tháng … năm 2016<br /> Tác giả<br /> <br /> Nguyễn Tiến Duy<br /> <br /> 3<br /> <br /> LỜI CẢM ƠN<br /> Luận án đã được hoàn thành dưới sự hướng dẫn tận tâm và nghiêm khắc<br /> của PGS. TSKH. Nguyễn Cát Hồ và TS. Vũ Như Lân. Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ<br /> lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới hai Thầy.<br /> Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy PGS. TS. Nguyễn Hữu Công – PGĐ Đại<br /> học Thái Nguyên đã có nhiều góp ý, chỉ dẫn trong quá trình thiết kế các bộ điều<br /> khiển mờ và báo cáo luận án. Cảm ơn thầy TS. Trần Thái Sơn – Viện Công nghệ<br /> thông tin, Viện hàm lâm khoa học Việt Nam đã có những ý kiến góp ý về vấn đề<br /> xác định hàm mục tiêu cho bài toán tối ưu hoá tham số. Cảm ơn thầy ThS. Hoàng<br /> Văn Thông – ĐH Giao Thông vận tải đã có nhiều góp ý về vấn đề tính toán ngữ<br /> nghĩa định lượng giá trị ngôn ngữ. Cảm ơn thầy TS. Bùi Hải Lê – Bô ̣ môn Cơ ho ̣c<br /> Vâ ̣t liêu và Kế t cấ u, Viện Cơ khí, ĐH Bách Khoa Hà Nội đã có những góp ý về<br /> ̣<br /> việc đánh giá thời gian thực hiện thuật toán của các bộ điều khiển. Cảm ơn thầy<br /> TS. Nguyễn Phương Huy đã có nhiều góp ý trong việc ứng dụng giải thuật di<br /> truyền trong vấn đề tối ưu hoá các tham số. Cảm ơn các thầy TS. Đào Huy Du,<br /> ThS Nghiêm Văn Tính – ĐH KTCN – ĐHTN, ThS. Nguyễn Tuấn Anh – Trường<br /> ĐH Công nghệ thông tin và truyền thông – ĐHTN đã có nhiều ý kiến quý báu<br /> trong quá trình thực hiện luận án.<br /> Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Ban lãnh đạo Viện Công nghệ thông<br /> tin, Phòng “Đào tạo sau đại học”, Phòng “Tin học trong điều khiển kỹ thuật”,<br /> Phòng “Các hệ chuyên gia và tính toán mềm” đã tạo điều kiện thuận lợi trong quá<br /> trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án.<br /> Xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Kỹ thuật công nghiệp<br /> – ĐH Thái Nguyên, Khoa Điện tử, các đồng nghiệp đã giúp đỡ để tôi có thể thực<br /> hiện kế hoạch nghiên cứu, hoàn thành luận án.<br /> Tôi xin trân thành cảm ơn tới những người thân trong Gia đình, những<br /> người luôn dành cho tôi sự động viên, sẻ chia, giúp đỡ trong những lúc khó khăn.<br /> Chân thành cảm ơn những người bạn đã giúp tôi rất nhiều về mặt tinh thần trong<br /> quá trình thực hiện luận án.<br /> <br /> 4<br /> <br /> MỤC LỤC<br /> <br /> LỜI CAM ĐOAN............................................................................................. 2<br /> LỜI CẢM ƠN .................................................................................................. 3<br /> DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .................................... 6<br /> DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................... 8<br /> DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ...................................................... 10<br /> MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 13<br /> CHƯƠNG 1. NHỮNG KIẾN THỨC CƠ SỞ ............................................. 23<br /> 1.1 Suy luận xấp xỉ dựa trên lí thuyết tập mờ............................................. 23<br /> 1.1.1 Mô hình mờ đa điều kiện ..................................................................... 23<br /> 1.1.2 Mô hình mờ Sugeno ............................................................................. 25<br /> 1.1.3 Bộ điều khiển mờ dựa trên hệ luật ....................................................... 26<br /> 1.1.3.1 Cấu trúc của bộ điều khiển mờ ........................................................ 27<br /> 1.1.3.2 Phương pháp thiết kế bộ điều khiển mờ dựa trên luật ..................... 28<br /> 1.2 Suy luận xấp xỉ dựa trên đại số gia tử ................................................... 29<br /> 1.2.1 Kiến thức cơ sở về về đại số gia tử ...................................................... 30<br /> 1.2.2 Ứng dụng đại số gia tử giải bài toán suy luận xấp xỉ.......................... 37<br /> 1.2.3 Mô hình bộ điều khiển sử dụng đại số gia tử ...................................... 41<br /> Kết luận Chương 1 ........................................................................................ 42<br /> CHƯƠNG 2. MỞ RỘNG PHƯƠNG PHÁP LẬP LUẬN XẤP XỈ, PHÉP<br /> NGỮ NGHĨA HOÁ VÀ GIẢI NGHĨA........................................................ 43<br /> 2.1 Phương pháp suy luận xấp xỉ bằng nội suy tuyến tính trên mặt 3D .. 43<br /> 2.2 Phép ngữ nghĩa hoá và phương pháp nội suy với phép ngữ nghĩa hoá .. 47<br /> 2.3 Sơ đồ bộ điều khiển ................................................................................. 52<br /> 2.4 Tối ưu hoá tham số sử dụng giải thuật di truyền ................................. 52<br /> 2.4.1 Giải thuật di truyền ................................................................................ 52<br /> 2.4.1.1 Các bước thực hiện GA .................................................................... 53<br /> 2.4.1.2 Các phép toán của GA ..................................................................... 54<br /> 2.4.2 Tối ưu hoá các tham số mờ của đại số gia tử ........................................ 56<br /> Kết luận Chương 2 ........................................................................................ 57<br /> CHƯƠNG 3. MỘT SỐ ỨNG DỤNG TRONG ĐIỀU KHIỂN.................. 58<br /> 3.1 Bộ suy luận xấp xỉ với phương pháp nội suy tuyến tính trên mặt 3D ..... 58<br /> 3.1.1 Bộ điều khiển ổn định tốc độ động cơ DC ........................................... 58<br /> <br />