Giáo trình bài tập nhom 06

BÁO CÁO TIỂU LUẬN
NHẬP MÔN ĐIỀU KHIỂN THÔNG MINH
ĐỀ TÀI:

ĐIỀU KHIỂN CỬA TỰ ĐỘNG DÙNG FUZZY

Giáo viên giảng dạy: TS.Huỳnh Thái Hoàng
Danh sách thành viên nhóm 12
Nguyễn Minh Tâm
Trương Duy Siêm
Trần Nhật Vương
Nguyễn Trần Dương Hồng Vũ

1


A: Điều khiển đóng mở cửa dùng điều khiển mờ:
Fuzzy System for Intelligent Automatic Door’s Opening
Control
 Tóm tắt ‐ Giới thiệu
ệ
 Vấn đề ‐ Giải quyết vấn đề
 Kết luận
l ận
B: Điều
B
Điề khiển
khiể đóng
đó mở
ở cửa
ử bằng

bằ cách
á h nhận
hậ dạng
d
tiế nói
tiếng
ói
Intelligent
g
Voice-Based Door Access Control System
y
Usingg
Adaptive-Network-based
F
Fuzzy
Inference
I f
S
Systems (ANFIS) for
f Building
B ildi S
Security
i
2


A: Điều
ề khiển
ể đóng mở cửa dùng điều khiển mờ:
Tóm tắt

ắ:

Đề tài này
à mô
ô tả hệ thống
thố
cửa
ử tự
t động
độ
dù
dùng
điề khiển
điều
khiể mờ
ờ
(control fuzzy) dựa trên lượng người ( stream of people ) đi qua cửa và sự
chênh
hê h lệch
lệ h nhiệt
hiệt độ bên
bê trong
t
vàà bên
bê ngoài
ài cửa.
ử Sự cải
ải tiến
tiế của
ủ hệ thống

thố
này là tiết kiệm năng lượng bằng cách dùng số motor ít nhất có thể và giảm
hao phí do gia nhiệt
Giới thiệu:

Ngày nay, khi ta khảo sát một cửa tự động thông thường, chúng
ta thấy rằng hệ thống định thì chỉ được điều khiển,
khiển được đinh trước bởi
người thiết kế hệ thống
Trong một vài trường hợp khác,
khác việc điều chỉnh cửa dựa trên kinh
nghiệm của công nhân, những người lắp ráp cửa. Và hệ quả là chúng ta có
thể thấy rằng các cửa tự động này hoạt động không đúng cách.
cách
3


A: Điều
ề khiển
ể đóng mở cửa dùng điều khiển mờ:
Giới thiệu:
hiệ
Cách làm p
phổ biến và các loại
ạ hình thức mở rộng
ộ g của nó thì hoàn
toàn không thông minh chút nào, bởi lẽ cửa tự động sẽ mở rất chậm khi có
nhiều người
g
đi q

qua hay
y là chúng
g sẽ liên tục
ụ đóng
g mở.

Vì thế, để cải thiện và tối ưu hóa hiệu suất của cửa tự
động ta nên dùng hệ thống điều khiển Fuzzy để điều chỉnh quá
trình đóng mở cửa dựa trên lượng người để đặt thời gian cửa giữ
ạ g thái mở.
trạng

4


A: Điều
ề khiển
ể đóng mở cửa dùng điều khiển mờ:
Vấn
ấ đề:
ề
Ba biến được trình bày trong hệ thống:
 Lượng người đi qua cửa
 Sự chênh lệch nhiệt độ giữa bên trong và bên ngoài tòa nhà
 Thời gian chờ để đóng mở cửa
Thông thường, như đã giải thích ở trên, thời gian này được điều chỉnh bằng
g cần dùng
g các p
phươngg p
pháp

p kỹ
ỹ thuật
ậ tối ưu,, vì thế hệệ thống
g sẽ
nhân viên mà không
không làm việc hết khả năng của nó ( fullest potential ), bởi lẽ thỉnh thoảng cửa sẽ
đóng hay mở rất nhanh hay rất chậm, và có khi nó mở lâu hơn hay nhanh hơn khoảng
thời gian cần thiết.

5


A: Điều
ề khiển
ể đóng mở cửa dùng điều khiển mờ:
Giải quyết
ế vấn
ấ đềề dùng luật Fuzzy:



-

Biến vào:
Lượng người.
S chênh
Sự
hê h lệch
lệ h nhiệt
hiệt độ.

độ
Biến ra:
Kh ả thời
Khoảng
hời gian
i cách
á h nhau
h khi cửa
ử đóng
đó vàà mở.
ở

6


A: Điều
ề khiển
ể đóng mở cửa dùng điều khiển mờ:
1. Lượng người:

Lượng người
L
ời được
đ
môô tả như
h là số
ố lượng
l
người
ời đi qua cửa

ử trong
t
vòng
ò 1 phút,
hút
nó dao động trong khoảng 1-60
Những tập mờ được đánh giá từ một số người trong vòng 1 phút theo cách cứ 1s
là cho
h 1 người
ời vào
à khi lazer
l
cắt
ắt giảm
iả cửa.
ử
B tập
Ba
ậ mờ
ờ Fuzzy
F
dù để đánh
dùng
đá h giá
iá lượng
l
người
ời được
đ
đị h nghĩa

định
hĩ như
h sau:
 “LOW”
 “MEDIUM”
 “HIGH”

7


A: Điều
ề khiển
ể đóng mở cửa dùng điều khiển mờ:

2 Sự chênh lệch nhiệt độ
Sự chênh lệch nhiệt độ trong hệ 0C đơn giản là hiệu số giữa nhiệt độ
mong muốn
ố trong nhà
hà vàà nhiệt
hiệ độ thực
h tếế bên
bê ngoài
ài nhà.
hà Vùng
Vù của
ủ biến
biế này
à
dao động trong khoảng 0-30. Để mô hình hóa biến này, ta dùng 4 tập mờ
Fuzzy bởi vì đây là biến

ế quan trọng nhất
ấ
8


A: Điều
ề khiển
ể đóng mở cửa dùng điều khiển mờ:
 “VERY LOW”
 “LOW”
LOW
 “MEDIUM”
 “HIGH”

9


A: Điều
ề khiển
ể đóng mở cửa dùng điều khiển mờ:
3.Khoảng thời gian giữa các lần đóng mở cửa
Khoảng
h ả thời
hời gian
i giữa
i đóng
đó mở
ở cửa
ử được
đ

thiết
hiế kế để mô
ô hình
hì h
hóa một tầm quan sát khoảng thời gian chờ đợi tính theo giây. Nó có
thểể được điều
ề chỉnh bởi các chuyên gia dựa trên sự làm mát hay nóng
lên của không khí làm tăng sự khác biệt nhiệt độ.
Chúng ta dùng 5 tập mờ Fuzzy để trình bày 3 mô hình biến :






“VERY LOW”
“LOW”
“MEDIUM”
“HIGH”
“VERY HIGH”
10


A: Điều khiển đóng mở cửa dùng điều khiển mờ:

L ật Fuzzy
Luật
F
để điều
điề khiển

khiể cửa
ử
OPEN TIME

PERSON

DIFFERENT TEMPERATURE
VLOW

LOW

MEDIUM

HIGH

LOW

VHIGH

MEDIUM

LOW

VLOW

MEDIUM

VHIGH

HIGH

LOW

VLOW

HIGH

VHIGH

HIGH

MEDIUM

VLOW

11


A: Điều
ề khiển
ể đóng mở cửa dùng điều khiển mờ:
Kết quả áp dụng vào thực tế:

12


Kết luận : hệ thống rất thông minh trong việc học phải mở cửa bao lâu
có
ó thể tiết kiệm
kiệ năng

ă lượng
lượ bằng
bằ cách
á h dùng
dù motor
t của
ủ cửa
ử vàà ngăn
ă mất
ất
mát nhiệt độ trong nhà.

BÀI THUYẾT TRÌNH NHÓM THAM KHẢO TẠI
Ạ ĐỊA
Ị CHỈ HTTP:
/>
13


MỜICÁCBẠNXEMPHẦNMÔPHỎNGCỦA
TÁCGIẢVÀMATLABCỦANHÓMLÀM.
Ả
Ủ

XIN KẾT THÚC PHẦN 11, MỜI THẦY
VÀ CÁC BẠN THEO DÕI PHẦN 22.
XIN CẢM ƠN
ƠN.

14

B/HỆ THỐNG CỬA THÔNG MINH ĐIỀU KHIỂN BẰNG
GIỌNG NÓI
(INTELLIGENT VOICE-BASED
VOICE BASED DOOR ACCESS CONTROL SYSTEM)
ĐẶT VẤN ĐỀ
Giới thiệu sơ lược về hệ thống:

15


INTELLIGENT VOICE-BASED DOOR ACCESS CONTROL SYSTEM
Hê thống gồm 3 phần chính:
Hệ
1. Cảm biến âm thanh ( voice sensor)
2. Hệ thống thẩm định giọng nói (speaker verification system)
3. Hệ thống
ố cửa ra vào ( door access control)

1 cảm biến âm thanh: một chiếc micro được kết nối với 1 hệ
1.
hê thống máy tính
2. Hệ thống thẩm định giọng nói:

Việc ghi nhận giọng nói được chia làm 2 loại:
-

Text-dependent: hình thức đưa tín hiệu vào là 1 cụm từ̀
Text-independent: tín hiệu vào có thể là các từ bất kì

16


INTELLIGENT VOICE-BASED DOOR ACCESS CONTROL SYSTEM
Quá trình đê
để xây dựng 1 hệ
hê thống được thực hiện qua
2 giai đoạn:

Giaii đoạn
Gi
đ
1 (hình
1:
(hì h 4.a)
4 ) quáá trình
t ì h huấn
h ấ luyện
l ệ với
ới tập
tậ dư
d ̃ liệu
liệ vào
à là tập
tậ mẫu.
ẫ
Tiếng nói được ghi lại sau đó được trích xuất => tạo thành tập cơ sở dữ liệu
17
mẫu cho hệ thống.

ố


INTELLIGENT VOICE-BASED DOOR ACCESS CONTROL SYSTEM
Giai đoạn 2: (hình 4.b)
4 b) là quá trình thư
thử nghiệm hay vận hành hệ
hê thống:
Trong giai đoạn này, một người muốn truy cập vào các tòa nhà/phòng được yêu
cầu
ầ nhập chính giọng nói của người ấy.
ấ Sau đó dữ liệu nhập vào này sẽ được
xử lí và đem so với mô hình đã được huấn luyện ở giai đoạn 1 => nhằm đưa ra
quyết định chấp nhận hay từ chối quyền truy cập của người dùng này. Để có
được quyết định này, một mức ngưỡng được thiết lập. Khi mức độ
đô tương tự
tư của
tập tín hiệu vào và tập mẫu lớn hơn mức ngưỡng thì hệ thống sẽ chấp nhận
ngược lại thi hệ
hê thống sẽ tư
từ chối.
chối
 Trích đặc trưng là một trong nhừng quá trình quan trọng trong hệ thống, là quá
trình chuyển đổi tín hiệu giọng nói thành dữ liệu vector có thể được sử dụng để
phân loại. Với ĐẶC TRƯNG là một số số lượng, được chiết xuất từ giọng nói xử
lý và có thể được sử dụng để đại diện cho tín hiệu thoại .Nói chung, có hai cách
trích đặc trưng , cụ thể là , trích đặc trưng dựa trên các hệ
hê sô
số ceptral và trích đặc
trưng dựa trên như: cơ bản tần số và tần số formant .

 Trích
T í h đặt
đặ trưng : />h //
lid h
/T L 1/ h d
i
i 18


INTELLIGENT VOICE-BASED DOOR ACCESS CONTROL SYSTEM
ANFIS là hệ suy luận nơron mờ thích nghi,có thể là hệ mờ sugeno với hai đầu
vào
à vàà đầu
đầ ra duy
d nhất
hấ được
đ
thể
hể hiện
hiệ như
h sau:

Một nguyên tắc được thiết lập như là 1 luật điều khiển như sau:

Với x, y là đầu vào nút thứ i và Ai, Bi là các nhãn ngôn
ngữ ứng với nút này.
19


INTELLIGENT VOICE-BASED DOOR ACCESS CONTROL SYSTEM

Lớp đầu tiên:
Bao gồm
ồ những nút thích nghi

Trong đó:
• µ
µAi ((x)) và µ
µBi - 2 (y) : là bất kỳỳ hàm liên thuộc
ộ thôngg số hóa p
phù
hợp nào
• Ol,,i:
,, là ggiá trịị liên thuộc
ộ của tập
ập mờ A(( = A1,, A2,, B1or B2))
Lớp thư
thứ 2: bao gồm những nút cố định mà đầu ra là tích
các ngõ vào:

 Mỗi đầu ra thể hiện một trọng số của luật điều khiển
20


INTELLIGENT VOICE-BASED DOOR ACCESS CONTROL SYSTEM
Lớp thứ 3: là những nút cố đinh chuân hóa ngõ ra trước đó.

Lớ thư
Lớp
th ́ 4:
4 Bao

B gồm
ồ những
hữ nút
út thích
thí h nghi:
hi

Với fi là luật điều khiển dùng trong hệ mờ sugeno
Lớp thứ 5: bao gồm những nút cố đinh đơn:

N ỡ ra với
Ngưỡng
ới tập
ậ ngõ vào.
à
 Mục đích chính của thiết kê
kế ANFIS là tối ưu hóa các thông sô
số ANFIS, được thực hiện
thông qua 2 bước: đầu tiên là đưa ra các thông số tiền đề (cùng tập mẫu dữ liệu vào và dữ
liệu ra mong muốn).
muốn) Sau đo
đó thực hiên train đê
để có được tập các thông sô
số phu
phù hợp.
hợp
Có thể thiết kế thông số tiền đề bằng nhièu phương pháp như: grid partition,
21
f
fuzzy

c-means clustering
l
i và subtractive
b
i clustering
l
i


Tóm lại, các bước xây dựng mô hình dựa trên các dữ liệu
bằng giọng nói sử dụng ANFIS như sau:
* Thu thập và khai thác các dữ liệu thoại.
* Xác định các thông số tiền đề .
* Huấn
ấ luyện ANFIS sử dụng các mẫu
ẫ đầu
ầ vào và đầu
ầ ra
mong muốn để có được các thông số tiếp theo.
* Xác nhận ANFIS huấn luyện sử dụng dữ liệu huấn
l ê
luyên.

22


THANKS FOR YOUR ATTENTION
23