Điều khiển lô gíc mờ

Cấu trúc cơ bản của một Hệ thống Điều khiển Lô gíc Mờ (FLC, Fuzzy Logic Control) được biểu diễn trong Hình 10.7.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Điều khiển lô gíc mờĐiều khiển lô gíc mờCấu trúc cơ bản của một Hệ thống Điều khiển Lô gíc Mờ (FLC, Fuzzy Logic Control)được biểu diễn trong Hình 10.7.--Quá trình mờ hóa (The fuzzification process)--Mờ hóa là quá trình tạo ảnh đầu vào của FLC thành những giá trị thành viên tập mờtrong những không gian nền đầu vào khác nhau. Quyết định cần được thực hiện liênquan:(a) số lượng tín hiệu vào(b) kích thước của không gian nền(c) số lượng và hình dáng của tập mờ.Một bộ điều khiển mờ (FLC) tranh đua với một bộ điều khiển PID sẽ được yêu cầutối thiểu hóa sai số và tốc độ biến thiên sai số hoặc .Kích thước của không gian nền sẽ phụ thuộc vào khoảng mong muốn (thường là tớimột mức độ bão hòa) của biến đầu vào. Giả thiết cho hệ thống chúng ta xem xét tới làe có khoảng 6 và có khoảng 1.Số lượng và hình dáng của tập mờ trong một không gian nền riêng biệt là thỏa hiệp(trade-off) giữa độ chính xác của hành động điều khiển và sự phức tạp tính toán trongthời gian thực. Trong ví dụ này, tập hợp 7 tam giác sẽ được sử dụng.Hình 1: (Hình 10.7) Hệ thống điều khiển lô gíc mờ (CSDL = cơ sở dữ liệu, CSQT =cơ sở quy tắc)Mỗi tập hợp sẽ được cho một mức độ ngôn ngữ để nhận dạng, ví dụ PB (dương lớn,positive big), PM (dương trung bình, positive medium), PS (dương nhỏ, positive small),Không (Z, about zero), NS (âm nhỏ, negative small), NM (âm trung bình, negativemedium) và NB (âm lớn, negative big). Bẩy cửa sổ đầu vào tập mờ cho và đượccho trong Hình 10.8. Nếu tại mỗi khoảng riêng biệt, thì, từ vàHình 10.8, các giá trị thành viên tập mờ đầu vào là: (1)--Cơ sở quy tắc mờ--Cơ sở quy tắc mờ bao gồm một tập hợp các quy tắc ngôn ngữ trước sau (antecedent-sequent) có dạng: (2)--Nếu-- e là dương nhỏ (PS) --Và-- ce là âm nhỏ (NS) --Thì-- u là dương nhỏ(PS)Lối phát biểu điều kiện mờ thường động gọi là ‘quy tắc kiểu Mamdani’, sau khiMamdani (1976) lần đầu tiên sử dụng trong cơ sở quy tắc mờ để điều khiển hệ thốnghơi.CSQT được xây dựng sử dụng tri thức tiên nghiệm (priori knowledge) từ một hoặcnhiều nguồn sau:(a) Những quy luật vật lý chi phối động học hệ thống(b) Dữ liệu từ những bộ điều khiển đang tồn tại(c) Tri thức hướng dẫn mơ hồ (imprecise heuristic knowledge) thu được từ nhữngchuyên gia có kinh nghiệm.Nếu (c) ở trên được sử dụng, thì sự hiểu biết mô hình toán học hệ thống là không cần.Hai cửa sổ đầu vào mờ bẩy tập hợp được cho trong Hình 10.8 cho một tập hợpcó thể các quy tắc của dạng đã cho trong phương trình (2). Lập thành một bảng cơ sởduy tắc hai chiều như trong Hình 10.9 là thuận tiện.--Suy luận mờ--Hình 10.9 giả thiết rằng cửa sổ đầu ra chứa đựng bẩy tập mờ có những mức ngôn ngữkhác nhau làm các tập mờ đầu vào. Nếu không gian nền cho tín hiệu điều khiển u(t) là 9, thì cửa sổ đầu ra như được cho trong Hình 10.10.Giả thiết rằng một quy tắc chắc chắn trong cơ sở quy tắc được cho bằng phương trình(3): (3)Hoặc Nếu e là A Và ce là B Thì u = CTừ phương trình (equ:ADVCON10005) hàm Boolean Hoặc (OR) trở thành phép toáncực đại mờ, và từ phương trình (equ:ADVCON10006) hàm Boolean Và (AND) trởthành phép toán cực tiểu mờ. Vì vậy phương trình (3) có thể được viết thành: (4)Phương trình (4) được gọi là quá trình suy luận cực đại-cực tiểu hoặc suy luận mờ cựcđại cực tiểu.Trong Hình 10.8 và phương trình (1) các tập mờ được ‘hit’ (đánh) trong cửa sổ đầu vàosai số khi là PS và PM. Trong cửa sổ tốc độ biến thiên sai số khithì các tập mờ được ‘hit’ (đánh) là NS và Z. Từ Hình 10.9, những quy tắc phù hợptương ứng với những cú đánh ‘hits’ là: Hoặc Nếu e là PS Và ce là NSHoặc Nếu e là PS Và ce là ZThì u = PS (5)Hoặc Nếu e là PM Và ce là NSHoặc Nếu e là PM Và ce là ZThì u = PM (6)Hình 2: (Hình 10.8) Cửa sổ đầu vào mờ bẩy tập hợp cho sai số (e) và tốc độ biếnthiên sai số (ce) Hình 3: (Hình 10.9) Cấu trúc bảng của một cơ sở quy tắc mờ bằng ngôn ngữ Hình 4: (Hình 10.10) Cửa sổ đầu vào mờ bẩy tập hợp cho tín hiệu điều khiển u(t)Áp dụng quá trình suy luận cực đại cực tiểu vào phương trình (5): (7)nhập các giá trị từ phương trình (1): (8)Áp dụng quá trình suy luận cực đại-cực tiểu cho phương trình (6): ...