Mô phỏng hệ thống điều khiển mở bằng OXN trong matlab part6 potx

Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab
51









Chọn thời gian lấy mẫu T = 1s, các hệ số khuếch đại K
1
, K
2
bằng 1.
Biểu diễn mô hình với các biến dưới dạng vector.
Đặt X = (x
1
, x
2
), Y = (y
1
, y
2
)
Mô hình trở thành:

Với g(u) là quan hệ vào ra của khâu KĐCS.
f(u) là quan hệ vào ra của khâu đối tượng.

III. Mô phỏng trên MatLab:
1. Các công cụ về Fuzzy trong MatLab:
FIS Editor là một chương trình tạo lập bộ điều khiển mờ cơ bản, trong đó có cả
chương trình tạo lập hàm liên thuộc, chương trình soạn thảo hàm liên thuộc, …
a. FIS Editor:
FIS Editor cho phép xác đònh số đầu vào, số đầu ra, đặt tên các biến vào, các
biến ra.
FIS Editor được gọi khi đánh dòng lệnh “Fuzzy” từ dấu nhắc của MatLab. Màn
hình sau sẽ được hiển thò:


FUZZY
T

T

S
1
S
1
KĐCS

KĐCS


ĐỐI

TƯNG
K
1

K
2

+
+

-

-

x
1

x
2

y
1

y
2

T = 1s

T = 1s

FUZZY

S
1

g(u)

f(u)

X

Y

+

-

Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab
52

b. Thiết kế khâu Fuzzy:
Theo yêu cầu của mô hình, ta thiết kế bộ điều khiển mờ có hai ngõ vào và hai
ngõ ra. Các biến ngõ vào là Flow và Temp, các biến ngõ ra là Cold và Hot.
Từ menu Edit, chọn Add Input rồi chọn Add Output. Nhắp vào hình input1,
input2, output1, output2 để sửa tên trong ô Name tương ứng.













Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab
53

Nhắp kép vào hình temp để tạo lập các hàm liên thuộc cho biến vào temp.

Trong ô Range nhập vào miền xác đònh của biến. Vào menu Edit để thêm các
hàm liên thuộc. Có các loại hàm liên thuộc như sau:













Trong ô Type, chọn hàm liên thuộc hình thang (trapmf) cho hàm cold và hot,
và chọn hàm liên thuộc hình tam giác cân (trimf) cho hàm good.
Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab

54

Ô Param dùng để nhập thông số cho từng hàm khi nhắp vào hàm. Ô Name
dùng để đặt tên cho hàm.
Làm tương tự như vậy đối với biến flow.














Đối với hai biến ra là cold và hot, chọn các hàm liên thuộc là hình tam giác.

Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab
55















Trở lại trong FIS Editor, trong phần Defuzzification chọn phương pháp giải
mờ. Có các phương pháp giải mờ như:

Sử dụng Rule Editor để tạo bảng luật điều khiển cho bộ điều khiển mờ. Từ
menu View, chọn Edit Rules để kích hoạt Rule Editor.

Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab
56















Để kiểm tra lại hoạt động của bộ điều khiển mờ, ta vào menu View, chọn
View Rules.

Tại ô Input, ta có thể nhập các giá trò của biến ngã vào để quan sát các giá trò
của biến ngã ra.
Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab
57

Để xem luật điều khiển trong không gian, chọn View Surface trong menu
View. Tại Listbox Z(output) có thể chọn cold hay hot để quan sát.

Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab
58

2. Mô phỏng trong Simulink:
Tại dấu nhắc của MatLab, gõ ‘simulink’ để kích hoạt màn hình làm việc của
Simulink.

Dựa vào mô hình toán học ta vào thư viện lấy các khối tích phân, khuếch đại
công suất, máy phát tín hiệu thử, scope để hiển thò kết quả.








Trong thư viện simulink mở thư viện Blocksets & Toolboxes.








Thư
viện simulink

Thư viện Blockset và Toolbox

Luận văn tốt nghiệp

Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab
59

Mở SIMULINK Fuzzy ta có các thành phần sau:











Trong SIMULINK Fuzzy, ta lấy Fuzzy Logic Controller.
Trở lại thư viện simulink, lần lượt mở các thư viện Sources, Sink và Linear
để lấy các thành phần như: Constant, Signal Generator, Scope, Sum, …

Thư viện SIMULINK Fuzzy

Thư viện Sources

Thư viện Sinks

Thư viện Linear

Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab
60













 Thiết kế van nước lạnh:
Van nước gồm một biến ngã vào là tốc độ đóng/mở van, hai biến ngã ra là
nhiệt độ và tốc độ của dòng nước.
Nhiệt độ của dòng nước lạnh là 10

o
C.
Ngõ vào tốc độ đóng/mở van sau khi qua khâu tích phân rồi được qua khâu
khuếch đại bão hoà.
Hàm f(u) của khâu bão hoà được xác đònh theo công thức:
k.u(1).(k.u(1)u(2)) + u(2).(k.u(1)>u(2))
Với k.u(1) là tín hiệu ra sau khâu tích phân,
u(2) tốc độ cực đại của van.
+ Khi k.u(1)

u(2) thì ngã ra là k.u(1),
+ Khi k.u(1) > u(2) thì ngã ra là u(2).








Sơ đồ hệ thống điều khiển