TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI :
ỨNG DỤNG NEUROFUZZY
TRONG ĐIỀU KHIỂN NHIỆT
ĐỘ THÔNG QUA KIT AT89C52
GVHD : LÊ TUẤN ANH
SVTH : LÊ PHƯỚC THÀNH
MSSV : 49600822
NIÊN KHÓA 1996 - 2001
Ưng dụng NeuroFuzzy trong điều khiển nhiệt độ GVHD : Lê Tuấn Anh
Ngày 08/01/2001 SVTH : Lê Phước Thành Trang 1
LỜI CẢM ƠN
Xin chân thành cảm ơn tất cả các thầy cô trong trường ĐH Kỹ Thuật đã dạy dỗ
cho đến ngày hôm nay, đặc biệt là các thầy cô trong bộ môn Điều Khiển Tự Động.
Xin chân thành cảm ơn văn phòng bộ môn, đặc biệt là cô Ngọc đã tạo điều kiện
giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn thầy Lê Tuấn Anh, người đã gợi ý và hướng dẫn thực hiện
luận văn tốt nghiệp.
Và xin cảm ơn tất cả những người đã gián tiếp tạo điều kiện thuận lợi trong quá
trình làm luận văn tốt nghiệp.
Dù đã cố rất gắng nhưng vẫn không tránh khỏi sai sót, xin được học hỏi những lời
chỉ dẫn. Xin cảm ơn rất nhiều.
Người thực hiện
Lê Phước Thành
Ưng dụng NeuroFuzzy trong điều khiển nhiệt độ GVHD : Lê Tuấn Anh
Ngày 08/01/2001 SVTH : Lê Phước Thành Trang 2
LỜI TỰA
Đề tài này được thực hiện trong khuôn khổ một môn học do trường ĐH Kỹ Thuật
qui định với số tín chỉ là 10. Thông qua đó, sinh viên có một học kỳ để tự học, tự
đánh giá khả năng của mình và trình bày thành luận văn dựa trên những hiểu biết
của mình.
Tên của đề tài là ứng dụng NeuroFuzzy để điều khiển nhiệt độ cho thấy đề tài
không mới nhưng phương pháp điều khiển thì rất mới : đó là ứng dụng
NeuroFuzzy, một lĩnh vực còn khá mới mẽ trong điều khiển tự động, là sự kết hợp
của hai lĩnh vực trí khôn nhân tạo : logic mờ và mạng neuron nhằm tận dụng ưu
điểm của cả hai. Nhằm để chứng tỏ ưu điểm của phương pháp này, đề tài điều
khiển một đối tượng cụ thể là một lò nướng dân dụng.
Luận văn trình bày đề tài được chia làm 5 phần lớn :
Phần 1 : Giới thiệu.
Phần 2 : Lý thuyết.
Phần 3 : Thiết kế.
Phần 4 : Kết qua điều khiển.
Phần 5 : tài liệu tham khảo.
Trong mỗi phần có nhiều chương nhỏ trải rộng từ hệ thống, phần cứng, phần mềm
với tổng số trang là 183.
Do lượng nội dung viết thì nhiều mà khuôn khổ luận văn có giới hạn nên chỉ trình
bày các giải thuật mà không trình bày chương trình. Tuy nhiên, nếu muốn tham
khảo thì sử dụng đĩa CD-ROM kèm theo có chứa chương trình nguồn lẫn chương
trình đã biên dịch (cho phép cài lên máy tính).
Thực ra tác giả còn muốn trình bày nhiều hơn nữa nhưng đành phải rút gọn nên
không thoát khỏi tình trạng thiếu trước hụt sau. Ngoài ra, do mỗi phần được viết
trong các khoản thời gian khác nhau nên không tránh khỏi vấn đề không nhất
quán trong trình bày. Lối văn phong cũng không được khoa học cho lắm.
Mong rằng người đọc sẽ thông cảm mà bỏ qua những thiếu sót đó. Xin chân thành
cảm ơn.
Ưng dụng NeuroFuzzy trong điều khiển nhiệt độ GVHD : Lê Tuấn Anh
Ngày 08/01/2001 SVTH : Lê Phước Thành Trang 3
MỤC LỤC
Phần 1. Giới thiệu .................................................... 9
Chương 1. Giới thiệu đề tài ..................................................... 10
1. Nhiệm vụ của đề tài.................................................................................. 11
2. Thực hiện .................................................................................................. 11
Phần 2. Lý thuyết ................................................... 12
Chương 1. Logic mờ ................................................................ 13
1. Sơ lược về logic mờ .................................................................................. 13
1.1. Quá trình phát triển của logic mờ ......................................................... 13
1.2. Cơ sở toán học của logic mờ ................................................................ 13
1.3. Logic mờ là logic của con người .......................................................... 16
1.4. So sánh logic mờ với lý thuyết xác suất thống kê ................................. 16
2. Các khái niệm dùng trong logic mờ ........................................................ 17
2.1. Tập hợp mờ và độ phụ thuộc ................................................................ 17
2.2. Hàm phụ thuộc ..................................................................................... 18
2.3. Biến ngôn ngữ ...................................................................................... 18
2.4. Luật mờ ................................................................................................ 19
3. Tính toán mờ ............................................................................................ 19
3.1. Mờ hóa ................................................................................................. 19
3.2. Tính luật mờ ......................................................................................... 19
3.3. Suy luận mờ ......................................................................................... 20
3.4. Giải mờ ................................................................................................ 21
Chương 2. Mạng Neuron ........................................................ 23
1. Sơ lược về mạng neuron .......................................................................... 23
1.1. Quá trình phát triển .............................................................................. 23
1.2. Mạng neuron là gì ? .............................................................................. 24
1.3. Cấu trúc của não ................................................................................... 24
2. Mô hình hóa mạng neuron ...................................................................... 26
2.1. Yêu cầu khi lập mô hình một neuron .................................................... 26
2.2. Lập mô hình neuron ............................................................................. 26
3. Học hỏi trong mạng neuron ..................................................................... 28
4. Giải thuật học perceptron ........................................................................ 30
4.1. Mô tả giải thuật .................................................................................... 30
4.2. Phân loại với mô hình perceptron ......................................................... 31
4.3. Tóm tắt giải thuật ................................................................................. 33
Ưng dụng NeuroFuzzy trong điều khiển nhiệt độ GVHD : Lê Tuấn Anh
Ngày 08/01/2001 SVTH : Lê Phước Thành Trang 4
4.4. Hạn chế ................................................................................................ 34
4.5. Nhận xét ............................................................................................... 34
5. Giải thuật học delta .................................................................................. 35
5.1. Đạo hàm ............................................................................................... 35
5.2. Mô tả luật học delta .............................................................................. 36
5.3. Một số hàm truyền và đạo hàm của nó.................................................. 37
5.4. Tóm tắt giải thuật ................................................................................. 38
6. Giải thuật delta tổng quát ........................................................................ 39
6.1. Mô hình perceptron đa tầng .................................................................. 39
6.2. Luật học delta tổng quát ....................................................................... 39
6.3. Tóm tắt giải thuật ................................................................................. 41
7. Độ hiệu quả của mạng neuron ................................................................. 41
Chương 3. NeuroFuzzy ........................................................... 44
1. Sơ lược về NeuroFuzzy ............................................................................ 44
2. Kết hợp neuron và mờ ............................................................................. 45
2.1. Biểu diễn luật If-Then theo cấu trúc mạng neuron ................................ 45
2.2. Neuron mờ ........................................................................................... 48
3. Học hỏi trong NeuroFuzzy....................................................................... 50
3.1. Sửa đổi hàm phụ thuộc ......................................................................... 51
4. Nhận xét.................................................................................................... 54
Chương 4. Vi điều khiển ......................................................... 55
1. Vi điều khiển họ MCS-51......................................................................... 55
2. Vi điều khiển AT89C52 ........................................................................... 56
2.1. Cấu tạo chân ......................................................................................... 56
2.2. Sơ đồ khối ............................................................................................ 57
2.3. Mô tả chức năng các chân .................................................................... 57
2.4. Các thanh ghi chức năng ...................................................................... 59
2.5. Bộ nhớ dữ liệu ...................................................................................... 61
2.6. Đặc tính bộ dao động............................................................................ 62
2.7. Chế độ lười........................................................................................... 62
2.8. Chế độ hạ nguồn................................................................................... 62
2.9. Trạng thái của một số chân trong chế độ hạ nguồn và chế độ lười ........ 62
2.10. Các thông số kỹ thuật ......................................................................... 63
Chương 5. ADC ICL7109CPL ................................................ 67
1. Sơ lược các phương pháp biến đổi AD .................................................... 67
1.1. Biến đổi AD dùng bộ biến đổi DA ....................................................... 67
1.2. Bộ biến đổi Flash AD ........................................................................... 70