Đang tải... (xem toàn văn)
Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng matlab
Luận văn tốt nghiệp BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN MỜ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỜ BẰNG MATLAB SVTH: NGUYỄN KIM HUY ĐẬU TRỌNG HIỂN Lớp: 95KĐĐ GVHD:NGUYỄN VIỆT HÙNG TP. HCM 3 – 2000 Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab 1 Luận văn tốt nghiệp BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN MỜ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỜ BẰNG MATLAB SVTH: NGUYỄN KIM HUY ĐẬU TRỌNG HIỂN Lớp: 95KĐĐ GVHD:NGUYỄN VIỆT HÙNG TP. HCM 3 – 2000 Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab 2 Luận văn tốt nghiệp BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT TP.HCM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên : NGUYỄN KIM HUY MSSV: 95101069 ĐẬU TRỌNG HIỂN MSSV:95101050 Lớp: 95KĐĐ Nghành: KT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ 1. Tên đề tài: Nghiên cứu điều khiển mờ Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab 2. Các số liệu ban đầu: 3. Nội dung các phần thuyết minh tính toán: 4. Các bản vẽ: Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab 3 Luận văn tốt nghiệp 5. Giáo viên hướng dẫn: NGUYỄN VIỆT HÙNG 6. Ngày giao nhiệm vụ: 7. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 28/2/2000 Giáo viên hướng dẫn Thông qua bộ môn Ngày tháng năm Chủ nhiệm bộ môn NGUYỄN VIỆT HÙNG Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab 4 Luận văn tốt nghiệp NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN oOo Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab 5 Luận văn tốt nghiệp NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN oOo Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab 6 Luận văn tốt nghiệp NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP oOo Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab 7 Luận văn tốt nghiệp PHẦN A GIỚI THIỆU Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab 8 Luận văn tốt nghiệp Lời mở đầu uzzy logic đã trải qua một thời gian dài từ khi lần đầu được quan tâm trong lónh vực kỹ thuật khi được tiến só Lotfi Zadeh đònh hướng vào năm 1965. Từ đó, đề tài đã là sự tập trung của nhiều nghiên cứu của các nhà toán học, khoa học và các kỹ sư ở khắp nơi trên thế giới. Nhưng có lẽ là do ý nghóa (fuzzy-mờ) cho nên fuzzy logic đã không được chú ý nhiều ở tại đất nước đã khai sinh ra nó cho mãi đến thập kỷ cuối (90). Hiện tại sự chú ý đến fuzzy logic được thể hiện ở những sản phẩm gia dụng gần đây có sử dụng kỹ thuật fuzzy logic. Trong những năm gần đây, Nhật Bản đã có hơn 1000 bằng sáng chế về kỹ thuật fuzzy logic, và họ đã thu được hàng tỉ USD trong việc bán các sản phẩm có sử dụng kỹ thuật fuzzy logic ở khắp nơi trên thế giới. F F Sự kết hợp giữa fuzzy logic với mạng thần kinh và giải thuật di truyền làm cho việc tạo nên hệ thống tự động nhận dạng là khả thi. Khi được tích hợp với khả năng học hỏi của mạng thần kinh nhân tạo và giải thuật di truyền, năng lực suy luận của một hệ thống fuzzy đảm nhận vai trò điều khiển cho các sản phẩm thương mại và các quá trình cho các hệ thống nhận dạng (hệ thống có thể học hỏi và suy luận). Trong sự phát triển của khoa học và kỹ thuật, điều khiển tự động đóng một vai trò quan trọng. Lónh vực này có mặt ở khắp mọi nơi, nó có trong các qui trình công nghệ sản xuất hiện đại và ngay cả trong đời sống hàng ngày. Điều khiển mờ ra đời với cơ sở lý thuyết là lý thuyết tập mờ (fuzzy set) và logic mờ (fuzzy logic). Ưu điểm cơ bản của kỹ thuật điều khiển mờ là không cần biết trước đặc tính của đối tượng một cách chính xác, khác với kỹ thuật điều khiển kinh điển là hoàn toàn dựa vào thông tin chính xác tuyệt đối mà trong nhiều ứng dụng là không cần thiết hoặc không thể có được. Với những ham muốn tìm hiểu một ngành kỹ thuật điều khiển mới mẻ, chúng em thực hiện việc nghiên cứu lý thuyết mờ và mô phỏng một hệ thống điều khiển mờ trên máy tính bằng phần mềm MatLab. Vì thời gian bò hạn chế trong vòng 10 tuần lễ, và cũng do giới hạn đề tài nên chắc chắn không tránh khỏi những hạn chế và thiếu sót. Chúng em mong nhận được sự chỉ dẫn góp ý quý báu của các Thầy Cô để đề tài được hoàn thiện hơn. TP. HCM, tháng 2 năm 2000 Sinh viên thực hiện NGUYỄN KIM HUY ĐẬU TRỌNG HIỂN Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab 9 Luận văn tốt nghiệp Lời cảm tạ Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy NGUYỄN VIỆT HÙNG – giáo viên hướng dẫn – người đã tận tình chỉ dạy cho chúng em trong suốt thời gian thực hiện đề tài này. Chúng em xin chân thành cảm ơn quý THẦY CÔ – những người đã từng giảng dạy cung cấp những kiến thức quý giá cho chúng em. Chúng em cũng bày tỏ lòng biết ơn đến thầy TRẦN SUM – người bây giờ đã đi xa – đã bước đầu hướng dẫn chúng em. Nhóm sinh viên NGUYỄN KIM HUY ĐẬU TRỌNG HIỂN Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab 10 [...]... SUM-PROD Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab Luận văn tốt nghiệp Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab 27 Luận văn tốt nghiệp 28 II Ứng dụng logic mờ trong điều khiển: 1 Các thành phần cơ bản của hệ thống điều khiển tự động: Một hệ thống điều khiển tự động bao gồm ba phần chủ yếu: - Thiết bò điều khiển (TBĐK) - Đối tượng điều khiển (ĐTĐK)... cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab Luận văn tốt nghiệp 35 5 Bộ điều khiển mờ: a Bộ điều khiển mờ cơ bản: Những thành phần cơ bản của một bộ điều khiển mờ bao gồm khâu Fuzzy hóa, thiết bò thực hiện luật hợp thành và khâu giải mờ Một bộ điều khiển mờ chỉ gồm ba thành phần như vậy có tên gọi là bộ điều khiển mờ cơ bản R1: NẾU THÌ H1 x1 µ B’ y’ Rq: NẾU THÌ Hq xq Bộ điều. .. sát lý thuyết logic mờ - Xây dựng mô hình vật lý và mô hình toán học của một hệ thống điều khiển cụ thể: Hệ thống điều khiển tự động nhiệt độ dùng VXL 8 bit ứng dụng giải thuật logic mờ - Mô phỏng mô hình trong MatLab III Mục tiêu nghiên cứu: Trình bày các kiến thức cơ bản về logic mờ, ứng dụng vào trong kỹ thuật điều khiển Xây dựng mô hình điều khiển mờ và mô phỏng hệ thống trên MatLab nhằm giúp sinh... Chương II: Lý thuyết điều khiển mờ Chương III: Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab Chương IV: Kết luận C: Phần phụ lục V Thể thức nghiên cứu: Thu nhập những nghiên cứu về logic mờ, tham khảo các tài liệu về điều khiển mờ Từ đó rút ra những ưu nhược điểm để vận dụng, phát huy, bổ sung phục vụ cho đề tài của mình Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab Luận văn tốt... cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab Luận văn tốt nghiệp 12 Chương I DẪN NHẬP I Đặt vấn đề: Vào những năm đầu của thập kỷ 90, một ngành kỹ thuật điều khiển mới đã phát triển rất mạnh mẽ và đã đem lại nhiều thành tựu bất ngờ trong lónh vực điều khiển, đó là điều khiển mờ Ưu điểm cơ bản của điều khiển mờ so với các phương pháp điều khiển kinh điển là có thể tổng hợp được bộ điều. .. thì một hệ thống đạt yêu cầu cần phải có khả năng thích nghi Sự thích nghi bao gồm khả năng tự điều chỉnh hay tự cải tiến để phù hợp với những thay đổi không thể dự đoán trước của môi trường hay cấu trúc Hệ thống điều khiển thích nghi có khả năng phát hiện những thay đổi các tham số và thực Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab Luận văn tốt nghiệp 30 hiện việc điều chỉnh... luật điều khiển (mệnh đề hợp thành một điều kiện) NẾU χ = A thì γ = B, trong đó mệnh đề p được gọi là mệnh đề điều kiện và q là mệnh đề kết luận Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab Luận văn tốt nghiệp 19 Mệnh đề hợp thành trên là một ví dụ đơn giản về bộ điều khiển mờ Nó cho phép từ một giá trò đầu vào x0 hay cụ thể hơn là từ độ phụ thuộc µA(x0) đối với tập mờ A của... miền tin cậy của tập mờ: Độ cao của một tập mờ F (trên cơ sở M) là giá trò: H = sup µ F ( x) x∈M Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab Luận văn tốt nghiệp 15 Một tập mờ với ít nhất một phần tử có độ phụ thuộc bằng 1 được gọi là tập mờ chính tắc tức là H = 1, ngược lại một tập mờ F với H < 1 được gọi là tập mờ không chính tắc Miền xác đònh của tập mờ F (trên cơ sở M),... hiệu ra bò chặn khi tín hiệu vào bò chặn Xét một hệ thống điều khiển vòng kín cơ bản sau: Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab Luận văn tốt nghiệp R(p) 32 G(p) C(p) H(p) Hàm truyền vòng kín: W ( p ) = G ( p) 1 + G ( p ).H ( p ) Có phương trình đặc trưng là: F ( p ) = 1 + G ( p ).H ( p ) = 0 - Điều khiển cần và đủ để hệ tuyến tính ổn đònh là tất cả các cực Pi của G(p)... người ta tăng độ lợi K, nếu tăng K quá dẫn đến vọt lố δmax lớn và hệ có thể mất ổn đònh b Điều khiển tỉ lệ – vi phân PD: e(t) r(t) K - + u(t) G(p) C(t) + Td p H(p) Trong hệ thống mà độ vọt lố quá lớn thì người ta thường thêm khâu điều khiển vi phân: U (t ) = Ke(t ) + Td de(t ) dt Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab Luận văn tốt nghiệp 34 de(t ) < 0 , nên dt Nếu C(t) tăng . ĐIỀU KHIỂN MỜ BẰNG MATLAB SVTH: NGUYỄN KIM HUY ĐẬU TRỌNG HIỂN Lớp: 95KĐĐ GVHD:NGUYỄN VIỆT HÙNG TP. HCM 3 – 2000 Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab 1 Luận văn. ĐIỀU KHIỂN MỜ BẰNG MATLAB SVTH: NGUYỄN KIM HUY ĐẬU TRỌNG HIỂN Lớp: 95KĐĐ GVHD:NGUYỄN VIỆT HÙNG TP. HCM 3 – 2000 Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab 2 Luận văn. bằng MatLab 2. Các số liệu ban đầu: 3. Nội dung các phần thuyết minh tính toán: 4. Các bản vẽ: Nghiên cứu điều khiển mờ – Mô phỏng hệ thống điều khiển mờ bằng MatLab