thiết kế phương pháp điều khiển robot tự hành dựa trên cơ sở logic mờ, chương 8 doc

CHƯƠNG 8
XÂY DỰNG THUẬT TOÁN VỀ ỨNG DỤNG
LOGIC MỜ TRONG KỸ THUẬT DẪN HƯỚNG CHO
ROBOT TỰ HÀNH VÀ MÔ PHỎNG TRÊN
MATLAB – SIMULATINK
Như ở Chương II và Chương III đã đề cập tới vấn đề xây dựng
mô hình động học cho robot tự hành kiểu 3 bánh và lý thuyết về
điều khiển mờ. Trong Chương IV này sẽ đi v
ào xây dựng mô hình
robot trên ph
ần mềm mô phỏng Matlab- Simulink, và cũng trên đó
một bộ điều khiển mờ sẽ được xây dựng và sử dụng để điều khiển
mô hình robot đó. Nội dung chương này bao gồm:
+ Giới thiệu về Matlab Simulink.
+ Gi
ới thiệu về Fuzzy Logic ToolBox.
+ Xây dựng bộ điều khiển Fuzzy control trong Fuzzy Logic
Toolbox.
+ Xây d
ựng và mô phỏng robot được điều khiển bằng bộ điều
khiển Fuzzy control.
4.1. Giới thiệu về Matlab Simulink và Fuzzy Logic Toolbox
Matlab (Matrix Laboratory) là phần mếm tính toán, mô phỏng
được ứng dụng rộng r
ãi trong nhiều lĩnh vực khoa học và trở thành
công c
ụ tính toán kỹ thuật hàng đầu, bao gồm phân tích dữ liệu,
thiết kế mô phỏng…rất phù hợp cho những bài toán về điều khiển
tự động và xừ lý tín hiệu. Matlab có nhiều tính năng về đồ họa, có
thể vẽ các đặc tuyến bất kỳ trên mặt phẳng hai chiều hoặc không
gian 3 chiều. Matlab còn có khả năng lập trình như một ngôn ngữ

thực sự, có cấu trúc lệnh giống Pascal hoặc C.
4.1.1.Matlab Simulink
Được viết tắt từ Simulation and Link, là một chương trình đi
chung với Matlab, là một chương trình mô phỏng rất tốt cho các hệ
thống tự động. Đây là một chương trình đồ họa cho phép mô
phỏng các hệ thống bằng cách sử dụng các khối trong thư viện
Simulink và kết nối chúng lại với nhau một cách linh hoạt theo ý
muốn bằng cách nhấp nhả chuột. Simulink có thể mô phỏng hầu
hết các hệ thống phi tuyến, tuyến tính…
Simulink cho phép chúng ta dễ dàng xây dựng các mô hình từ
đầu, hoặc lấy các mô h
ình đã tạo sẵn và thêm những khối cho
chúng. Simulink cho phép chúng ta thay đổi các thông số của các
khối trong hệ thống. Ta có thể sử dụng tất cả các công cụ phân tích
trên Matlab, do đó sẽ rất dễ dàng để lấy kết quả tính toán được để
tiếp tục mô phỏng, phân tích và làm trực quan hóa chúng. Simulink
bi
ến máy tính trở thành một phòng thí nghiệm thu nhỏ cho việc mô
phỏng, mô hình hóa và phân tích hệ thống mà điều này rất khó làm
trong th
ực tế.
Hình 4.1. Giao diện phần mềm Matlab version 7.0.4
Tổng quát, Simulink là một phần mềm sử dụng cho việc mô
hình hóa, mô phỏng và phân tích hệ thống động. Nó hỗ trợ cả hai
hệ thống phi tuyến và tuyến tính, mô phỏng trong khoảng thời gian
liên tục, các khoảng thời gian lấy mẫu. Mô hình có thể được mô
phỏng bằng các phương pháp phân tích mô hình từ các Menu của
Simulink hoặc từ cửa sổ lệnh của Matlab. Có thể sử dụng đồng hồ
đo, dao động kí hoặc các khối hiển thị kết quả để lấy kết quả mô
phỏng. Từ đó có thể thay đổi các thông số của hệ thống để được

kết quả như ý muốn. Sau đó các kết quả mô phỏng có thể được đưa
vào vùng làm việc của Matlab để xử lý tiếp. Ngoài ra để phục vụ
cho việc mô phỏng các hệ thống khác nhau trên máy tính, Matlab
được tích một bộ công cụ toolbox với nhiều mô hình dành cho việc
mô phỏng các hệ thống khác nhau như: xử lý tín hiệu số, hệ thống
tự động điều khiển, hệ thống điện, mạng nơ ron, hệ thống suy luận
mờ…
Hình 4.2. Cửa sổ thư viện công cụ mô phỏng Simulink
Chương trình mô phỏng Simulink được gọi ra từ chương trình
chính Matlab b
ằng lệnh >>simulink hoặc nút trên thanh công
c
ụ của Matlab. Cửa sổ xây dựng mô hình mô phỏng như hình 4.3
dưới đây.
Hình 4.3. Cửa sổ xây dựng mô hình
4.1.2.Fuzzy Logic Toolbox
Fuzzy Logic Toolbox là tập hợp những hàm xây dựng trong
môi trường tính toán
số của Matlab. Nó cung cấp nhiều công cụ
hữu ích cho người sử dụng để tạo và soạn thảo hệ thống suy luận
mờ ( FIS ) trong Command Windown của Matlab hoặc chúng có
thể xây dựng riêng bằng ngôn ngữ lập trình mà gọi các hệ thống
mờ trong Fuzzy Logic Toolbox. Người sử dụng có thể làm việc
bằng các dòng lệnh đó, những Toolbox này thiên về những công cụ
giao diện đồ họa (GUI) để giúp người sử dụng hoàn tất công việc
một cách dễ dàng hơn.
Hình 4.4. Fuzzy Logic Toolbox
4.2.Xây dựng bộ điều khiển Fuzzy Logic Controller (FLC)
trên Fuzzy Logic Toolbox