Thạc Sĩ Tiếp cận mờ và tiếp cận đại số gia tử trong điều khiển hệ quạt gió - cánh nhôm

LỜI NÓI ĐẦU
Lĩnh vực điều khiển mà một lĩnh vực có nhiều ứng dụng trong công
nghiệp và đời sống. Chính vì vậy đây là một ngành kỹ thuật được nhiều sự
quan tâm.
Đặc biệt từ những năm đầu thập kỷ 90 của thế kỷ 20 đã xuất hiện một
xu hướng nghiên cứu mới đó là các phương pháp điều khiển thông minh
để điều khiển các hệ thống mà ở đó ta không thể có được đầy đủ các thông
tin hoặc các thông tin mà sự chính xác của nó chỉ nhận thấy được giữa các
quan hệ của chúng với nhau hoặc chỉ có thể mô tả được bằng ngôn ngữ.
Đây là điều khác hoàn toàn với kỹ thuật đ iều khiển kinh đ iển phải dựa vào
sự chính xác tuyệt đối của mô hình động học. Đó là các phương pháp điều
khiển thông minh dựa trên Logic tập mờ. Phương pháp điều khiển này đã
mô phỏng được phương thức xử lý thông tin của con người, đã giải quyết
thành công các bài toán điều khiển phức tạp mà trước đây không giải quyết
được.
Tuy nhiên phương pháp điều khiển mờ cũng bộc lộ một số nhược điểm
nhất đ ịnh. Vào những 1990 PGS. TSKH Nguyễn Cát Hồ đã đưa một lý
thuyết mới cho phép thao tác trực tiếp trên ngôn ngữ tự nhiên, xử lý tốt
những suy luận đ ịnh tính dưới dạng đại số gia tử (ĐSGT). Trong một số
nghiên cứu mới đây cho thấy khả năng sử dụng công c ụ đại số gia tử trong
nhiều lĩnh vực khác nhau và trong số đó có công nghệ điều khiển trên cơ
sở tri thức chuyên gia. Đã có các nghiên cứu trong nước và thế giới ở một
số trường hợp cụ thể phương pháp điều khiển sử dụng công cụ đại số gia tử
cho kết quả tốt hơn phương pháp điều khiển mờ truyền thống.
Chính vì vậy cần có sự nghiên cứu nhiều hơn ở cả hai phương pháp
điều khiển. Phạm vi nghiên cứu của đề tài là so sánh giữa cách tiếp cận
điều khiển mờ sử dụng sơ đồ tham chiếu bảng (Tab le Look- Up Scheme)
do Li Xin Wang đề xuất [6] và tiếp cận đại số gia tử cho hệ khí động học
mà cụ thể là Hệ quạt gió cánh nhôm.
Do vậy tên đề tài được chọn là :
“ Tiếp cận mờ và tiếp cận đại số gia tử trong điều khiển hệ Quạt gió - Cánh nhôm”
Nội dung luận văn được bố cục như sau:
Chương 1: Vài nét chung về lý thuyết tập mờ và lý thuyết đại số gia tử.
Chương 2: Điều khiển mờ và điều khiển dựa trên đại số gia tử.
Chương 3: Xây dựng hệ luật sử dụng sơ đồ tham chiếu bảng.
Chương 4: Điều khiển hệ quạt gió – cánh nhôm sử dụng sơ đồ tham chiếu bảng.
Chương 5: Điều khiển hệ quạt gió – cánh nhôm sử dụng đại số gia tử.
Lĩnh vực điều khiển mờ và điều khiển dựa trên Đại số gia tử là một lĩnh
vực mới và khá phức tạp mặt khác do trình độ và thời gian có hạn nên bản
luận văn của em không tránh khỏi những thiếu sót . Em rất mong được sự
đóng góp ý kiến của các thày, cô để bản luận văn của em được hoàn thiện hơn
tạo tiền đề cho các những bước nghiên cứu tiếp theo.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thày Vũ Như Lân và các thày, cô
trong Viện Công nghệ thông tin đã trang bị cho em những kiến thức cần thiết
để hoàn thành bản luận văn này cũng như quá trình công tác sau này.
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT . 3
DANH MỤC CÁC BẢNG 4
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ . 5
LỜI NÓI ĐẦU 7
Chương 1: VÀI NÉT CHUNG VỀ LÝ THUYẾT TẬP MỜ VÀ LÝ THUYẾT
ĐẠI SỐ GIA TỬ 9
1.1. Một số khái niệm cơ bản về lý thuyết tập mờ .9
1.1.1. Định nghĩa tập mờ 9
1.1.2. Các khái niệm phục vụ tính toán . 10
1.1.2.1. Giá đỡ: 10
1.1.2.2.  - Cut : 11
1.1.2.3. Lồi (Convex) 11
1.1.2.4. Chuẩn (normal) 11
1.1.3. Các phép tính trên tập mờ Zadeh . 11
1.1.3.1. Intersection (Giao) . 11
1.1.3.2. Union (Hợp) . 12
1.1.3.3. Complement (Bù) . 12
1.1.4. Biến ngôn ngữ: . 12
1.1.5. Biểu diễn hình học tập rõ và tập mờ, các phép tính cơ bản trên
tập mờ . 14
1.1.6. Mở rộng ba phép tính cơ bản trên tập mờ 16
1.1.6.1. Định nghĩa giao mờ 16
1.1.6.2. Định nghĩa hợp mờ . 16
1.1.6.3. Định nghĩa Bù mờ (phủ định mờ) 17
1.1.6.4. Tham số hoá các hàm T - norm, hàm S - norm và hàm Bù mờ
C. 18
1.1.7. Tích Đề các mờ và quan hệ mờ . 20
1.1.7.1. Tích Đề các mờ (phép toán cho phép ghép nhiều tập mờ) . 20
1.1.7.2. Quan hệ mờ . 21
1.1.7.3. Nguyên lý mở rộng . 23
1.1.8. Suy luận mờ (suy luận xấp xỉ) . 24
1.1.8.1. Lập luận theo General Modus Ponens (GMP) 24
1.1.8.2. Lập luận theo quan hệ mờ . 25
1.2. Một số khái niệm cơ bản về đại số gia tử 25
1.2.1. Đại số gia tử . 25
1.2.2. Định lượng đại số gia tử. 26
1.2.3. Giải bài toán lập luận bằng nội suy 28
Chương 2: ĐIỀU KHIỂN MỜ VÀ ĐIỀU KHIỂN DỰA TRÊN ĐẠI SỐ GIA TỬ
. 30
2.1. Điều khiển mờ 30
2.1.1. Cấu trúc hệ điều khiển mờ với Fuzzifier và Defuzzifier 30
2.1.2. Bộ ý nghĩa hoá - (Mờ hoá) 31
2.1.3. Bộ giải nghĩa (Bộ giải mờ, Bộ làm rõ) . 31
2.1.4. Cơ sở luật mờ (Fuzzy Rule Base) 32
2.1.5. Khối suy luận mờ (Fuzz inference engine - FIE) 36
2.2. Điều khiển sử dụng đạt số gia tử. .39
Chương 3: XÂY DỰNG HỆ LUẬT SỬ DỤNG SƠ ĐỒ THAM CHIẾU BẢNG
. 42
3.1. Sơ đồ tham chiếu bảng dùng cho xây dựng hệ luật từ các cặp dữ liệu
vào – ra [6] .42
3.2. Ứng dụng trong điều khiển tiến – lùi xe tải .46
Chương 4: ĐIỀU KHIỂN HỆ QUẠT GIÓ – CÁNH NHÔM SỬ DỤNG SƠ ĐỒ
THAM CHIẾU BẢNG 52
4.1. Đối tượng điều khiển (Hệ quạt gió-cánh nhôm) 52
4.2. Xây dựng thuật toán dựa trên sơ đồ tham chiếu bảng 54
4.3. Điều khiển hệ quạt gió-cánh nhôm .57
4.4. Kết luận 58
Chương 5: ĐIỀU KHIỂN HỆ QUẠT GIÓ – CÁNH NHÔM SỬ DỤNG ĐẠI
SỐ GIA TỬ . 60
5.1. Thuật toán tạo luật từ các quan sát vào-ra .60
5.2. Hệ luật đ iều khiển quạt gió-cánh nhôm 62
KẾT LUẬN .70
HưỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 71
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 72
[charge=450]http://up.4share.vn/f/6e5f575a5f5f5a57/LV_08_CNTT_KH_NNH.pdf.file[/charge]