Thiết kế bộ điều khiển mờ cho máy giặt

Trong những năm gần đây, lý thuyết logic mờ đã có nhiều áp dụng thànhcông trong lĩnh vực điều khiển. Bộ điều khiển dựa trên lý thuyết logic mờgọi là bộ điều khiễn mờ. Trái với kỹ thuật kinh điển, kỹ thuật điều khiểnmờ thích hợp với các đối tượng phức tạp, không xác định mà người vậnhành có thể điều khiển theo kinh nghiệm. Đặc điểm của bộ điều khiểnmờ là không cần biết mô hình toán học mô tả đặc tính của hệ thống dướidạng các phát biểu ngôn ngữ. Chất lượng của bộ điều khiển mờ phụthuộc...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế bộ điều khiển mờ cho máy giặtCHƯƠNG I:TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN MỜ VÀ ĐIỀU KHIẺN MỜ TRONG MÁY GIẶT1.1 Hệ thống điều khiển mờTrong những năm gần đây, lý thuyết logic mờ đã có nhiều áp dụng thànhcông trong lĩnh vực điều khiển. Bộ điều khiển dựa trên lý thuyết logic mờgọi là bộ điều khiễn mờ. Trái với kỹ thuật kinh điển, kỹ thuật điều khiểnmờ thích hợp với các đối tượng phức tạp, không xác định mà người vậnhành có thể điều khiển theo kinh nghiệm. Đặc điểm của bộ điều khiểnmờ là không cần biết mô hình toán học mô tả đặc tính của hệ thống dướidạng các phát biểu ngôn ngữ. Chất lượng của bộ điều khiển mờ phụthuộc rất nhiều vào kinh nghiệm của người thiết kế.Về nguyên tắc, hệ thống điều khiển mờ cũng không có gì khác so với hệthống điều khiển tự động thông thường khác. Sự khác biệt ở đây là bộđiều khiển mờ làm việc có tư duy như “bộ não” dưới dạng trí tuệ nhântạo. Nếu khẳng định với bộ điều khiển mờ có thể giải quyết mọi vấn đềtừ trước đến nay chưa giải quyết được theo phương pháp kinh điển thìkhông hoàn toàn chính xác, vì hoạt động của bộ điều khiển phụ thuộc vàokinh nghiệm và phương pháp rút ra kết luận theo tư duy con người, sau đóđược cài đặt vào máy tính dựa trên cơ sở logic mờ.Bộ điều khiển mờ có thể dùng trong các sơ đồ điều khiển khác nhau. Sauđây là 3 sơ đồ điều khiển thường gặp:+ Điều khiển trực tiếp :Bộ điều khiển mờ được dùng trong đường thuận (forward path) của hệthống điều khiển nối tiếp. Tín hiệu ra của đối tượng điều khiển được sosánh với tín hiệu đặt, nếu có sai lệch thì bộ điều khiển mờ sẽ xuất tínhiệu tác động vào đối tượng nhằm mục đích làm sai lệch giảm về 0. Đâylà sơ đồ điều khiển rất quen thuộc, trong sơ đồ này, bộ điều khiển mờđược dùng để thay thế bộ điều khiển mờ kinh điển. 1+ Điều khiển bù nhiễu:• Sơ đồ điều khiển này nhằm mục đích bù ảnh hưởng của nhiễu đo được. Điều này cần mô hình chính xác, nhưng nếu việc xây dựng mô hình quá khó khăn hoặc đắt tiền thì có thể dùng mô hình mờ. Hình 2.2 trình bày hệ thống điều khiển với bộ điều khiển kinh điển và bộ bù nhiễu mờ ( fuzzy compensator). Khi bỏ qua ngõ vào nhiễu, hệ thống trên có thể xem là sự kết hợp tác động điều khiển tuyến tính và phi tuyến; bộ điều khiển có thể là bộ điều khiển PID và bộ điều khiển mờ F đóng vai trò bộ điều khiển phi tuyến phụ+ Điều khiển thích nghi: 2Các qui tắc mờ cũng có thể dùng để hiệu chỉnh thông số của bộ điềukhiển tuyến tính trong sơ đồ điều khiển thích nghi. Nếu một đối tượngphi tuyến thay đổi điểm làm việc, để chất lượng điều khiển tốt thì thôngsố của bộ điều khiển phải thay đổi theo. Hình sau là sơ đồ điều khiểnthích nghi với bộ giám sát mờ.1.2 Cấu trúc bộ điều khiển mờ:Bộ điều khiển mờ cơ bản có ba khối chức năng là mờ hóa, hệ luật và giảimờ. Thực tế trong một số trường hợp khi ghép bộ điều khiển mờ vào hệthống điều khiển cần thêm hai khối tiền xử lý và hậu xử lý. Chức năngcủa từng khối trong sơ đồ trên được mô tả sau đây: 3+ Tiền xử lý:Tín hiệu vào bộ điều khiển thường là tín hiệu rõ từ các mạch đo, bộ tiềnxử lý có chức năng xử lý các giá trị đo này trước khi đưa vào bộ điềukhiển mờ cơ bản.Bộ điều khiển mờ cơ bản là bộ điều khiển tĩnh. Để có thể điều khiểnđộng, cần có thêm các tín hiệu vi phân, tích phân của giá trị đo, những tínhiệu này được tạo ra bởi các mạch vi phân, tích phân trong khối tiền xửlý. Các tín hiệu ra của bộ tiền xử lý sẽ được đưa vào bộ điều khiển mờcơ bản và cần chú ý rằng các tín hiệu này vẫn là giá rõ.+ Bộ điều khiển mờ cơ bản:Mờ hóa :là khối đầu tiên bên trong bộ điều khiển mờ cơ bản, khối này cóchức năng biến đổi giá trị rõ sang giá trị ngôn ngữ, hay nói cách khác làsang tập mờ, vì hệ luật có thể suy diễn trên các tập mờ.Hệ luật: hệ luật mờ có thể xem là mô hình toán học biểu diễn tri thức ,kinh nghiệm của con người trong việc giải quyết bài toán dưới dạng cácphát biểu ngôn ngữ. Hệ luật mờ gồm các luật có dạng nếu – thì , trong đómệnh đề điều kiện và mệnh đề kết luận của mỗi qui tắc là các mệnh đềmờ liên quan đến một hay nhiều biến ngôn ngữ. Điều này có nghĩa là bộđiều khiển mờ có thể áp dụng để giải các bài toán điều khiển một ngõvào một ngõ ra (SISO) hay nhiều ngõ vào nhiều ngõ ra (MIMO).Phương pháp suy diễn: Suy diễn là sự kết hợp các giá trị ngôn ngữ củangõ vào sau khi mờ hoá với hệ luật để rút ra kết luận giá trị mờ của ngõra. Hai phương pháp suy diễn thường dùng trong điều khiển lá MAX-MINvà MAX – PROD.Giải mờ: Kết quả suy diễn bởi hệ luật là giá trị mờ, các giá trị mờ nàycần được chuyển đổ thành giá trị rõ để điều khiển đối tượng.+ Hậu xử lý :Trong trường hợp các giá trị ở ngõ ra của các luật được định nghĩa trêntập cơ sở chuẩn thì giá trị rõ sau khi giải mờ phải được nhân với một h ...