Giáo trình bài tập chuong 07

Môn h c

NH P MÔN I U KHI N THÔNG MINH
Gi ng viên: PGS. TS. Hu nh Thái Hoàng
B môn i u Khi n T
ng
Khoa i n – i n T
i h c Bách Khoa TP.HCM
Email:
Homepage: />
19 August 2014

© H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM

1


Ch

ng 3

I U KHI N M

19 August 2014

© H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM

2


N i dung ch

ng 3

Gi i thi
hi u đi u khi n m
 Thi t k b đi u khi n m d a vào kinh nghi m
 B đi u khi n PID m
 Thi t k b đi u khi n m dùng lý thuy t Lyapunov
 Thi t k và mô ph ng h th ng đi u khi n m dùng
Matlab
 Th c thi b đi u khi n m dùng vi đi u khi n
 Th c thi b đi u khi n m dùng PLC


19 August 2014

© H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM

3


GI I THI U I U KHI N M

19 August 2014

© H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM

4

H th ng đi u khi n b i ng
Tín hi u đ t

i v n hành
it

ng

Tín hi u ra

đi u khi n

c t có nh ng đ i t ng K r t ph c t p, có tính phi
tuy n cao khó K b ng ph ng pháp thông th ng do
không th xác đ nh đ c mô hình toán c a đ i t ng.
 Con ng
i v i kh n ng x lý tinh x o c a b não sau
khi tr i qua quá trình đào t o và tích l y kinh nghi m l i
có th đi u khi n đ c các đ i t ng ph c t p mà
không c n bi t gì v mô t toán h c c a đ i t ng.
ng
 Th

19 August 2014

© H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM

5

i u khi n m

Tín hi u đ t

it

ng
g

Tín hi u ra

đi u khi n

i u khi n m cung c p ph ng pháp đ bi u di n, x
lý và th c thi tri th c tr c giác c a con ng i.
 Kinh nghi m chuyên gia đ
c tích h p vào b đi u
khi n m trong quá trình thi t k h th ng.



19 August 2014

© H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM

6


C u trúc b đi u khi n m
B đi u khi n m c b n

H qui t c
Ti n

M

x lý

hóa

Ph

ng pháp

Gi i

H u

m

x lý

suy di n

19 August 2014

© H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM

7

C u trúc b đi u khi n m
B đi u khi n m c b n
H qui t c
Ti n

M

x lý

hóa

Ph

ng pháp

Gi i

H u

m

x lý

suy di n



B đi u khi n m c b n:
 h qui t c đi u khi n rút ra t kinh nghi m chuyên gia
trong vi c đi u khi n đ i t ng.

 khâu m hóa chuy n giá tr rõ ph n h i t ngõ ra c a đ i
t ng thành giá tr m đ h qui t c có th suy lu n đ c
 khâu gi i m chuy n giá tr m suy lu n đ
c ngõ ra
c a h qui t c thành giá tr rõ đ đi u khi n đ i t ng
19 August 2014

© H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM

8


C u trúc b đi u khi n m
B đi u khi n m c b n
H qui t c
Ti n

M

x lý

hóa

Ph

ng pháp

Gi i

H u

m

x lý

suy di n



Ti n x lý:
lý
 vi phân, tích phân tín hi u
 chu n hóa, l
ng t hóa
 l c nhi u



H u x lý:
ý b khu
u c
ch đ i c
chuy
uy n tín hi u g
gi i m c
chu
u n
hóa thành giá tr v t lý.

19 August 2014

© H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM

9


Thi t k b đi u khi n m
Thi t k d a vào
à kinh
ki h nghi
hi m chuyên
h ê gia
i
 Thi t k b đi u khi n PID m
 Thi t k d a trên
t ê lý thuy
th
t Lyapunov
L


19 August 2014

© H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM

10


Thi t k b đi u khi n m
d a vào kinh nghi m chuyên gia

19 August 2014

© H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM

11


Thi t k d a vào kinh nghi m chuyên gia









B c 1: Xác đ nh bi n vào
vào, bi n ra (và bi n tr ng thái
thái, n u
c n) c a đ i t ng.
B c 2: Chu n hóa bi n vào, bi n ra v mi n giá tr [0,1] hay
[ 1 1]
[1,1]
B c 3: nh ngh a các giá tr ngôn ng cho bi n vào và bi n
ra;; đ nh l ng
g các g
giá tr ngôn
g ng

g b ng
g các t p m .
B c 4: Xây d ng h qui t c m b ng cách v hình minh h a
đ có ý t ng đ a ra m t s qui t c đi n hình, sau đó áp d ng
tính liên t c c a h m và tính đ i x ng đ đ a ra các qui t c
còn l i.
B c 5: Ch n PP suy di n (MAX–MIN hay MAX–PROD)
B c 6:
6 Ch n PP gii i m (t
(tr ng tâm
tâ hay
h t/bình
t/bì h có
ó ttr ng s )
B c 7: Mô ph ng ho c th c nghi m đánh giá k t qu , tinh
ch nh các thông
g s c a B K đ đ t ch t l ng
g mong
g mu n.
19 August 2014

© H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM

12


Thí d : i u khi n m gi cân b ng h con l c ng

c

 M : tr ng l
ng xe [Kg]
 m : tr ng
g l ng
g con l c [[Kg]
g]
 l : chi u dài con l c [m]
 u : l c tác đ ng vào xe [N]
 g : gia t c tr ng tr
ng [m/s2]
 x : v trí xe [m]


: góc gi a con l c và
ph
h ng th ng đ ng [[rad]
d]

( M  m ) x  ml(sin  ) 2  ml(cos  )  u
mx cos   ml  mg sin 
19 August 2014

© H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM

13


Các bi n vào và bi n ra c a b đi u khi n
Ch n các bi n vào/ra:
 4 bi n vào: góc l ch c a con l c, v n t c góc c a

con l cc, v trí xe và t c đ xe
 bi n ra là l c tác d ng vào xe.
 T p c s c a các bi n ph thu c ch y u vào đ i
t ng, ta ch n nh sau:
 Góc l ch: [[0
0.3,0.3]
3 0 3] (rad)
 V n t c góc: [1, 1] (rad/sec)
 V trí xe: [3,
[ 3 3] (m)
 V n t c xe: [3, 3] (m/sec)
 L c tác d ng: [[40,
40 40] (N)


19 August 2014

© H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM

14


Các h s chu n hóa


Chu n hóa
Ch
hó t p c s c a các
á bi n vào/ra
à / v mii n

[1, 1], do đó các ma tr n h s khu ch đ i c a các
kh i ti n x lý và h u x lý nh sau:
 Các

h s ti n x lý:
1
1
1
, K 2  1, K 3  , K 4 
K1 
0.3
3
3

H

s h u x lý:
K 5  40

19 August 2014

© H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM

15


nh ngh a các giá tr ngôn ng

ZE

NE

cho các bi n vào


NE

PO

ZE

PO


1

0
Góc l ch

x
1

1


NE

ZE

0

V trí xe

1


NE

PO

ZE

PO


1

0
V n t c góc

19 August 2014

1

x
1

© H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM

0
V n t c xe

1

16


nh ngh a các giá tr ngôn ng bi n ra

NE NM NS

1 0.66 0.33

ZE PS PM

0

0.33 0.66

PB

1

u

L c đi u khi n xe



Chú ý:
ý S l ng giá

iá ttr ngôn
ô ng tùy
tù ch
h n, th ng
là s l đ i v i bài toán đi u khi n n đ nh hóa ho c
san b ng sai l ch

19 August 2014

© H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM

17


Qui t c đi u khi n m đ

19 August 2014

c đ a ra d a vào kinh nghi m

© H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM

18


Qui t c đi u khi n m đ

19 August 2014

c đ a ra d a vào kinh nghi m

© H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM

19


Mô ph ng đi u khi n m gi cân b ng h con l c ng

19 August 2014

© H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM

c

20


K t qu đi u khi n

19 August 2014

© H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM

21


Thi t k b đi u khi n PID m

19 August 2014

© H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM

22


i u khi n PD m dùng h qui t c Mamdani



B đi u khi n PD m th ng đ
các tr ng h p sau đây:


it

c s d ng trong

ng có khâu tích phân lý t

ng
ng, ho c

n đ nh hóa tr ng thái c a đ i t ng xung
quanh đi m cân b ng (u , x ) , trong đó u  0 .


19 August 2014

© H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM

23


Trình t










thi t k b đi u khi n PD m

c 1: Xác đ nh t m giá tr c a:
 bi n vào: sai s (E) và vi phân sai s (DE)
 bi n ra: tín hi u đi u khi n (U)
B c 2:
2 Xác
Xá đ nh
h các
á h s chu
h n hóa
hó bi n vào,
à bi n ra v
mi n giá tr [1,1]
B c 3: nh ngh
g a các g

giá tr ngôn
g ng
g cho bi n vào và bi n
ra; đ nh l ng các giá tr ngôn ng b ng các t p m
B c 4: Xây d ng h qui t c m b ng cách v hình minh h a
đ có ý t ng đ a ra m t s qui t c đi n hình
hình, sau đó áp d ng
tính liên t c c a h m và tính đ i x ng đ đ a ra các qui t c
còn l i.
B c 5:
5 Ch n PP suy di n (MAX–MIN
(MAX MIN hay
h MAX–PROD)
MAX PROD)
B c 6: Ch n PP gi i m (tr ng tâm hay t/bình có tr ng s )
B c 7: Mô p
ph ng
g ho c th c nghi
g m đánh g
giá k t q
qu , tinh
ch nh các thông s c a B K đ đ t ch t l ng mong mu n.
B

19 August 2014

© H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM

24

Thí d



Ph

ng chuy n đ ng c a tàu

K PD m h

ng trình vi phân mô t đ i t

ng:

1 1
 1  3
 k  
  3 (t )   (t )
  (t )   (t )  
(t )    (t )  
 1  2 
  1 2 
  1 2 







Trong đó:
góc c a bánh lái
Tín hi u vào ((t)) ((radian)) là g
Tín hi u ra (t) (radian) là góc (h ng) chuy n đ ng c a tàu.
19 August 2014

© H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM

25

