ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGÀNH : TỰ ĐỘNG HOÁ
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG LOGIC MỜ VÀ
ĐẠI SỐ GIA TỬ CHO BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN
Ngành : TỰ ĐỘNG HOÁ
Mã số:23.
Học Viên: ĐINH VIỆT CƯỜNG
Người HD Khoa học : PGS.TS. NGUYỄN HỮU CÔNG
THÁI NGUYÊN 2009
MỤC LỤC
Nội dung
Trang
Tài liệu tham khảo
a-b
Chương mở đầu
i-iii
Chương 1: Không gian hàm liên thuộc của các biến ngôn ngữ
và lập luận xấp xỉ
1
1.1. Không gian hàm thuộc trong logic mờ và logic ngôn ngữ phương pháp xây
dựng cấu trúc đại số.
1
1.1.1. Biểu diễn tham số của không gian hàm thuộc của biến ngôn ngữ
2
a, Khái nhiệm miền mở trong không gian nền của biến ngôn ngữ
2
b, Biểu diễn tham số của không gian hàm thuộc
5
1.1.2. Quan hệ ngữ nghĩa giữa các giá trị ngôn ngữ trong không gian hàm thuộc
tham số của biến ngôn ngữ.
7
1.1.3. So sánh với mô hình của Di Lascio, Gisolfi và Loia
11
1.1.4. Cấu trúc đại số của không gian các hàm thu ộc tham số của biến ngôn ngữ.
12
1.1.5. Xây dựng hàm thuộc biểu thị ngữ nghĩa các giá trị biến ngôn ngữ dựa trên
độ đo tính mờ
14
a, Phân tích lựa chọn cách tiếp cận giải bài toán
15
b, Xác định tính mờ của ngôn ngữ dựa trên cấu trúc đại số gia tử
17
c, Xây dựng các tập mờ cho một biến ngôn ngữ
20
1.2. Lập luận xấp xỉ dựa trên mô hình tham số của các biến ngôn ngữ
24
1.2.1. Giới thiệu
25
1.2.2. Giá trị chân lý ngôn ngữ trong logic mờ cho lập luận xấp xỉ.
26
1.2.3. Suy diễn với quy tắc modus ponens tổng quát.
28
1.2.4. Suy diễn mờ đa điều kiện
31
1.2.5. Logic m ờ dựa trên biểu diễn tham số của các giá trị chân lý ngôn ngữ.
32
1.2.6. Một cấu trức đại số khác của nhiều giá trị chân lý ngôn ngữ.
36
1.2.7. Logic mờ cho lập luận tự động trong các hệ phân loại kiểu đối tượng
38
1.3. Kết luận chương 1
38
Chương 2: Giới thiệu về logic mờ và thiết kế bộ điều khiển mờ cho đối tượng
công nghiệp
40
2.1. Bộ điều khiển mờ cơ bản
40
2.1.1. Mờ hoá
41
2.1.2. Sử dụng luật hợp thành
42
2.1.3. Sử dụng các toán tử mờ - khối luật mờ
42
2.1.4. Giải mờ
43
2.2. Nguyên lý điều khiển mờ
44
2.3. Nguyên tắc thiết kế bộ điều khiển mờ
46
2.3.1. Định nghĩa các biến vào/ra
47
2.3.2. Xác định tập mờ
47
2.3.3. Xây dựng các luật điều khiển
48
2.3.4. Chọn thiết bị hợp thành
48
2.3.5. Chọn nguyên lý giải mờ
48
2.3.6. Tối ưu
49
2.4. Kết luận
49
Chương 3 : Thiết kế bộ điều khiển mờ cho Balong hơi – Nhà máy
nhiệt điện PHẢ LẠI
50
3.1. Mô hình toán học của đối tượng công nghệ
50
3.1.1. Sơ đồ cấu trúc của bộ điều chỉnh mức nước trong Balong
50
3.1.2. Xác định hàm truyền đạt của các phần tử trong các sơ đồ cầu trúc
50
3.2. Thiết kế bộ điều khiển kinh điển cho mạch vòng trong
52
3.3. Thiết kế bộ điều khiển cho mạch vòng ngoài bằng tiêu chuẩn phẳng
53
3.4. Thiết kế bộ điều khiển mờ tĩnh cho mạch vòng ngoài điều khiển mức nước
54
3.4.1. Định nghĩa các biến ngôn ngữ vào và ra
54
3.4.2. Định nghĩa tập mờ
54
3.4.3. Xây dựng luật điều khiển
57
3.4.4. Chọn thiết bị hợp thành và nguyên lý giải mờ
58
3.5. Thiết kế bộ điều khiển mờ động
59
3.5.1. Định nghĩa các biến ngôn ngữ vào ra
59
3.5.2. Định nghĩa tập mờ
59
3.5.3. Xây dựng luật điều khiển
62
3.5.4. Chọn thiết bị hợp thành và nguyên lý giải mờ
63
3.6. Chương trình và Kết quả mô phỏng:
64
3.6.1. Sơ đồ và kết quả mô phỏng bộ điều khiển mạch vòng trong
64
3.6.2. Sơ đồ và kết quả mô phỏng bộ điều khiển mờ tĩnh
65
3.6.3. Sơ đồ và kết quả mô phỏng bộ điều khiển mờ động
66
3.6.4. So sánh chất lượng khi dùng mờ tĩnh và mờ động.
67
a, Kết quả mô phỏng sau khi thiết kế
67
b, So sánh chất lượng của các máy điều chỉnh khi có nhiễu phụ tải
68
c, So sánh chất lượng của các máy điều chỉnh khi thay đổi giá trị đặt
70
d,
So sánh chất lượng của các máy điều chỉnh khi thay đổi thông số đối tượng
74
3.7. Kết luận chương 3
82
Chương 4: ĐSGT và ứng dụng trong điều khiển
85
4.1. Đại số gia tử
85
4.1.1. Độ đo tính mờ của các giá trị ngôn ngữ
86
4.1.2. Hàm định lượng ngữ nghĩa
90
4.1.3. Đại số gia tử tuyến tính đầy đủ
91
4.2. Ứng dụng phương pháp luận xấp xỉ trong diều khiển mờ
95
4.2.1. Xây dựng phương pháp điều khiển mờ dựa trên ĐSGT
95
4.2.1.1. Đều khiển logic mờ
95
4.2.1.2. Xây dựng phương pháp HAC
96
4.2.2. Ví dụ so sánh giữa phương pháp FLC và HAC
99
4.3. Kết luận và kiến nghị nghiên cứu tiếp theo
109
4.3.1. Kết luận
109
4.3.2. Kiến nghị nghiên cứu tiếp theo
109
a
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Bùi Công Cường & Nguyễn Doãn Phước; Hệ mờ, mạng nơron & ứng dụng,
NXB KH & KT 2001.
[2] Nguyễn Hoàng Cương, Bùi Công Cường, Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân
Minh & Chu Văn Hỷ: Hệ mờ và ứng dụng, NXB KH & KT 1998.
[3] Phan Xuân Minh & Nguyễn Doãn Phước: Lý thuyết điều khiển mờ, NXB KH &
KT 2004.
[4] Vũ Như Lân: Điều khiển sử dụng logic mờ, mạng nơron và đại số gia tử, NXB
KH & KT 2006.
[5] Nguyễn Xuân Quang: Lý thuyết mạch logic và kỹ thuật số, NXB đại học và giáo
dục chuyên nghiệp, 1991.
[6] Trần Đình Khang, Ứng dụng đại số gia tử đối sánh các giá trị ngôn ngữ, Tạp chí
tin học và điều khiển học, 14,3, 1998.
[7] V.N.Lân, V.C. Hưng, Đ.T.Phu: Điều khiển trong điều khiển bất định trên cơ sở
logic mờ và kkả năng sử dụng đại số gia tử trong các luật điều khiển, Tạp chí “ Tin
học và điều khiển học”, T.18, S3 (2002), 211-221.
[8] V.N.Lân, V.C. Hưng, Đ.T.Phu, N.D.Minh: Điều khiển sử dụng đại số gia tử,
Tạp chí “ Tin học và điều khiển học”, T.21, S1 (2005), 23-37.
[9] Phạm Công Ngô, Lý thuyết điều khiển tự động, NXB Khoa học kỹ thuật, 1998
[10] Tài liệu hướng dẫn vận hành nhà máy nhiệt điện phả lại.
[11] Trần Văn Quang CH-K8, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, nghành tự động hoá: Ứng
dụng điều khiển kinh điển và điều khiển mờ cho bài toán điều khiển quá trình, 2008.
[12] N.V.Lân, Vũ Chấn Hưng, Đặng Thành Phu, tạp chí “Tin học và điều khiển”,
Điều khiển trong điều kiện bất định trên cơ sở logic mờ và khả năng sử dụng đại số
gia tử trong các luật điều khiển, T.18, S.3, 211-212, 2002
[13] J.F. Baldawin, A new approach to approximate reasoning using a fuzzy logic,
Fuzzy Sets and Systems 2 (1979) 309 – 325.
[14] G.Beliakov, “Fuzzy sets and membership functions based on probabilites”
Information Sciences, vol. 91, 95-111, 1996