CH NG I:T NG QUAN V ĐI U KHI N M VÀ ĐI U KHI NƯƠ Ổ Ề Ề Ể Ờ Ề Ẻ M TRONG MÁY GI TỜ Ặ

1.1 H th ng đi u khi n mệ ố ề ể ờ

Trong nh ng năm g n đây, lý thuy t logic m đã có nhi u áp d ng thànhữ ầ ế ờ ề ụ công trong lĩnh v c đi u khi n. B đi u khi n d a trên lý thuy t logic mự ề ể ộ ề ể ự ế ờ g i là b đi u khi n m . Trái v i k thu t kinh đi n, k thu t đi u khi nọ ộ ề ễ ờ ớ ỹ ậ ể ỹ ậ ề ể m thích h p v i các đ i t ng ph c t p, không xác đ nh mà ng i v nờ ợ ớ ố ượ ứ ạ ị ườ ậ hành có th đi u khi n theo kinh nghi m. Đ c đi m c a b đi u khi nể ề ể ệ ặ ể ủ ộ ề ể m là không c n bi tờ ầ ế mô hình toán h c mô t đ c tính c a h th ng d iọ ả ặ ủ ệ ố ướ d ng các phát bi u ngôn ng . Ch t l ng c a b đi u khi n m phạ ể ữ ấ ượ ủ ộ ề ể ờ ụ thu c r t nhi u vào kinh nghi m c a ng i thi t k .ộ ấ ề ệ ủ ườ ế ế

V nguyên t c, h th ng đi u khi n m cũng không có gì khác so v i hề ắ ệ ố ề ể ờ ớ ệ th ng đi u khi n t đ ng thông th ng khác. S khác bi t đây là bố ề ể ự ộ ườ ự ệ ở ộ đi u khi n m làm vi c có t duy nh “b não” d i d ng trí tu nhânề ể ờ ệ ư ư ộ ướ ạ ệ t o. N u kh ng đ nh v i b đi u khi n m có th gi i quy t m i v n đạ ế ẳ ị ớ ộ ề ể ờ ể ả ế ọ ấ ề t tr c đ n nay ch a gi i quy t đ c theo ph ng pháp kinh đi n thìừ ướ ế ư ả ế ượ ươ ể không hoàn toàn chính xác, vì ho t đ ng c a b đi u khi n ph thu c vàoạ ộ ủ ộ ề ể ụ ộ kinh nghi m và ph ng pháp rút ra k t lu n theo t duy con ng i, sau đóệ ươ ế ậ ư ườ đ c cài đ t vào máy tính d a trên c s logic m .ượ ặ ự ơ ở ờ

B đi u khi n m có th dùng trong các s đ đi u khi n khác nhau. Sauộ ề ể ờ ể ơ ồ ề ể đây là 3 s đ đi u khi n th ng g p:ơ ồ ề ể ườ ặ

+ Đi u khi n tr c ti pề ể ự ế :

B đi u khi n m đ c dùng trong đ ng thu n (forward path) c a hộ ề ể ờ ượ ườ ậ ủ ệ th ng đi u khi n n i ti p. Tín hi u ra c a đ i t ng đi u khi n đ c soố ề ể ố ế ệ ủ ố ượ ề ể ượ sánh v i tín hi u đ t, n u có sai l ch thì b đi u khi n m s xu t tínớ ệ ặ ế ệ ộ ề ể ờ ẽ ấ hi u tác đ ng vào đ i t ng nh m m c đích làm sai l ch gi m v 0. Đâyệ ộ ố ượ ằ ụ ệ ả ề là s đ đi u khi n r t quen thu c, trong s đ này, b đi u khi n mơ ồ ề ể ấ ộ ơ ồ ộ ề ể ờ đ c dùng đ thay th b đi u khi n m kinh đi n.ượ ể ế ộ ề ể ờ ể

1

+ Đi u khi n bù nhi uề ể ễ :

• Sơ đ đi u khi n này nh m m c đích bù nh h ng c a nhi u đoồ ề ể ằ ụ ả ưở ủ ễ đ c. Đi u này c n mô hình chính xác, nh ng n u vi c xây d ng môượ ề ầ ư ế ệ ự hình quá khó khăn ho c đ t ti n thì có th dùng mô hình m . Hình 2.2ặ ắ ề ể ờ trình bày h th ng đi u khi n v i b đi u khi n kinh đi n và b bùệ ố ề ể ớ ộ ề ể ể ộ nhi u m ( fuzzy compensator). Khi b qua ngõ vào nhi u, h th ngễ ờ ỏ ễ ệ ố trên có th xem là s k t h p tác đ ng đi u khi n tuy n tính và phiể ự ế ợ ộ ề ể ế tuy n;ế b đi u khi n có th là b đi u khi n PIDộ ề ể ể ộ ề ể và b đi u khi nộ ề ể m F đóng vai trò b đi u khi n phi tuy n phờ ộ ề ể ế ụ

+ Đi u khi n thích nghiề ể :

2

Các qui t c m cũng có th dùng đ hi u ch nh thông s c a b đi uắ ờ ể ể ệ ỉ ố ủ ộ ề khi n tuy n tính trong s đ đi u khi n thích nghi. N u m t đ i t ngể ế ơ ồ ề ể ế ộ ố ượ phi tuy n thay đ i đi m làm vi c, đ ch t l ng đi u khi n t t thì thôngế ổ ể ệ ể ấ ượ ề ể ố s c a b đi u khi n ph i thay đ i theo. Hình sau là s đ đi u khi nố ủ ộ ề ể ả ổ ơ ồ ề ể thích nghi v i b giám sát m .ớ ộ ờ

1.2 C u trúc b đi u khi n m :ấ ộ ề ể ờ

B đi u khi n m c b n có ba kh i ch c năng là m hóa, h lu t và gi iộ ề ể ờ ơ ả ố ứ ờ ệ ậ ả m . Th c t trong m t s tr ng h p khi ghép b đi u khi n m vào hờ ự ế ộ ố ườ ợ ộ ề ể ờ ệ th ng đi u khi n c n thêm hai kh i ti n x lý và h u x lý. Ch c năngố ề ể ầ ố ề ử ậ ử ứ c a t ng kh i trong s đ trên đ c mô t sau đây:ủ ừ ố ơ ồ ượ ả

3

+ Ti n x lýề ử :

Tín hi u vào b đi u khi n th ng là tín hi u rõ t các m ch đo, b ti nệ ộ ề ể ườ ệ ừ ạ ộ ề x lý có ch c năng x lý các giá tr đo này tr c khi đ a vào b đi uử ứ ử ị ướ ư ộ ề khi n m c b n. ể ờ ơ ả

B đi u khi n m c b n là b đi u khi n tĩnh. Đ có th đi u khi nộ ề ể ờ ơ ả ộ ề ể ể ể ề ể đ ng, c n có thêm các tín hi u vi phân, tích phân c a giá tr đo, nh ng tínộ ầ ệ ủ ị ữ hi u này đ c t o ra b i các m ch vi phân, tích phân trong kh i ti n xệ ượ ạ ở ạ ố ề ử lý. Các tín hi u ra c a b ti n x lý s đ c đ a vào b đi u khi n mệ ủ ộ ề ử ẽ ượ ư ộ ề ể ờ c b n và c n chú ý r ng các tín hi u này v n là giá rõ.ơ ả ầ ằ ệ ẫ

+ B đi u khi n m c b nộ ề ể ờ ơ ả :

M hóaờ :là kh i đ u tiên bên trong b đi u khi n m c b n, kh i này cóố ầ ộ ề ể ờ ơ ả ố ch c năng bi n đ i giá tr rõ sang giá tr ngôn ng , hay nói cách khác làứ ế ổ ị ị ữ sang t p m , vì h lu t có th suy di n trên các t p m .ậ ờ ệ ậ ể ễ ậ ờ

H lu tệ ậ : h lu t m có th xem là mô hình toán h c bi u di n tri th c ,ệ ậ ờ ể ọ ể ễ ứ kinh nghi m c a con ng i trong vi c gi i quy t bài toán d i d ng cácệ ủ ườ ệ ả ế ướ ạ phát bi u ngôn ng . H lu t m g m các lu t có d ng n u – thì , trong đóể ữ ệ ậ ờ ồ ậ ạ ế m nh đ đi u ki n và m nh đ k t lu n c a m i qui t c là các m nh đệ ề ề ệ ệ ề ế ậ ủ ỗ ắ ệ ề m liên quan đ n m t hay nhi u bi n ngôn ng . Đi u này có nghĩa là bờ ế ộ ề ế ữ ề ộ đi u khi n m có th áp d ng đ gi i các bài toán đi u khi n m t ngõề ể ờ ể ụ ể ả ề ể ộ vào m t ngõ ra (SISO) hay nhi u ngõ vào nhi u ngõ ra (MIMO).ộ ề ề

Ph ng pháp suy di nươ ễ : Suy di n là s k t h p các giá tr ngôn ng c aễ ự ế ợ ị ữ ủ ngõ vào sau khi m hoá v i h lu t đ rút ra k t lu n giá tr m c a ngõờ ớ ệ ậ ể ế ậ ị ờ ủ ra. Hai ph ng pháp suy di n th ng dùng trong đi u khi n lá MAX-MINươ ễ ườ ề ể và MAX – PROD.

Gi i m :ả ờ K t qu suy di n b i h lu t là giá tr m , các giá tr m nàyế ả ễ ở ệ ậ ị ờ ị ờ c n đ c chuy n đ thành giá tr rõ đ đi u khi n đ i t ng.ầ ượ ể ổ ị ể ề ể ố ượ

+ H u x lýậ ử :

Trong tr ng h p các giá tr ngõ ra c a các lu t đ c đ nh nghĩa trênườ ợ ị ở ủ ậ ượ ị t p c s chu n thì giá tr rõ sau khi gi i m ph i đ c nhân v i m t hậ ơ ở ẩ ị ả ờ ả ượ ớ ộ ệ s t l đ tr thành giá tr v t lý.ố ỉ ệ ể ở ị ậ

4

H u x lý th ng g m các m ch khu ch đ i ( có th ch nh đ l i), đôiậ ử ườ ồ ạ ế ạ ể ỉ ộ ợ khi kh i h u x lý có th có khâu tích phân.ố ậ ử ể

M hóaờ

M hóa có nghĩa là dùng nh ng hàm liên thu c c a các bi n ngôn ng đờ ữ ộ ủ ế ữ ể tính m c đ ph thu c cho t ng t p m đ i v i m t giá tr c th c aứ ộ ụ ộ ừ ậ ờ ố ớ ộ ị ụ ể ủ đ u vào. Tr c tiên, xác đ nh ngõ vào và ra c a h th ng. Sau đó đ nhầ ướ ị ủ ệ ố ị nghĩa lu t N u – Thì , dùng dậ ế ữ li u đ suy ra 1 hàm liên thu c. M hóa làệ ể ộ ờ b c đ u tiên trong quá trình tính toán c a h m . K t qu c a nó đ cướ ầ ủ ệ ờ ế ả ủ ượ dùng làm đ u vào đ tính các lu t m .ầ ể ậ ờ

+ Lu t mậ ờ :H u h t các h th ng ho t đ ng d a trên n n t ng logic m đ u dùngầ ế ệ ố ạ ộ ự ề ả ờ ề lu t đ bi u di n m i quan h gi a các bi n ngôn ng và đ rút ra hànhậ ể ể ễ ố ệ ữ ế ữ ể đ ng t ng ng đ i v i đ u vào. M t lu t bao g m hai ph n : ph n đi uộ ươ ứ ố ớ ầ ộ ậ ồ ầ ầ ề ki n ( n u ) và ph n k t lu n ( thì ). Ph n đi u ki n có th g m nhi uệ ế ầ ế ậ ầ ề ệ ể ồ ề đi u ki n, k t h p v i nhau b ng các liên t nhề ệ ế ợ ớ ằ ừ ư và (and) , ho cặ Or …

+ Suy lu n mậ ờVi c tính toán các lu t m đ c g i là suy lu n m , bao g m hai b cệ ậ ờ ượ ọ ậ ờ ồ ướ chính. Tính t ng lu t : xét riêng l t ng lu t m , d a trên hàm liên thu cừ ậ ẻ ừ ậ ờ ự ộ c a các t p m đ u vào và liên tủ ậ ờ ầ ừ k t h p chúng đ t o ra đ ph thu cế ợ ể ạ ộ ụ ộ chung cho các đ u vào, và cũng là k t qu c a riêng lu t đó. Thôngầ ế ả ủ ậ th ng ng i ta tính AND b ng phép l y min và OR b ng phép l y max,ườ ườ ằ ấ ằ ấ đi u này nh m làm gi n đ n các phép tính trong các ng d ng đi u khi nề ằ ả ơ ứ ụ ề ể nh . ỏ

+ T ng h p lu tổ ợ ậ d a trên k t qu c a t ng lu t đã tính trên, ng i taự ế ả ủ ừ ậ ở ườ t ng h p chúng l i đ có k t qu cu i cùng c a các t p m đ u ra.ổ ợ ạ ể ế ả ố ủ ậ ờ ầ Ph ng pháp th ng dùng trong b c này là Max-Min hay Max-Prod.ươ ườ ướHi n nay, trong đi u khi n m ng i ta có th áp d ng m t trong hai lo iệ ề ể ờ ườ ể ụ ộ ạ qui t c đi u khi n: qui t c Mandani và qui t c m Sugeno.ắ ề ể ắ ắ ờ

5

CH NG II: NG D NG LOGIC M VÀO BÀI TOÁN MÁY GI TƯƠ Ứ Ụ Ờ Ặ

Ngày nay nhi u trang thi t b đ c nhúng trong vào trong nó lôgic m đề ế ị ượ ờ ể cho vi c s d ng nó d h n, ti n l i h n. Chúng ta có th tìm th y lôgicệ ử ụ ễ ơ ệ ợ ơ ể ấ m trong nh ng camera, nh ng n i c m đi n, nh ng máy hút b i, ….ờ ữ ữ ồ ơ ệ ữ ụ Nh v y ta có th có m t ý t ng r ng chúng đã đ c làm nh th nào,ư ậ ể ộ ưở ằ ượ ư ế chúng ta s xem mô hình đ c đ n gi n hóa này c a m t máy gi t ngẽ ượ ơ ả ủ ộ ặ ứ d ng logic m .ụ ờ

Khi s d ng m t máy gi t, vi c l a ch n th i gian gi t d a vào s l ngử ụ ộ ặ ệ ự ọ ờ ặ ự ố ượ qu n áo, ki u và đ b n mà qu n áo có. Đ t đ ng hóa quá trình này,ầ ể ộ ẩ ầ ể ự ộ chúng ta s d ng nh ng ph n t sensors đ phát hi n ra nh ng tham sử ụ ữ ầ ử ể ệ ữ ố này ( ví d : th tích qu n áo, đ và ki u ch t b n). Th i gian gi t đ cụ ể ầ ộ ể ấ ẩ ờ ặ ượ xác đ nh t d li u này. Không may, không d có cách công th c hóa m tị ừ ữ ệ ễ ứ ộ m i quan h toán h c chính xác gi a th tích qu n áo và đ b n và th iố ệ ọ ữ ể ầ ộ ẩ ờ gian gi t. Chúng ta gi i quy t v n đ thi t k này b ng cách s d ngặ ả ế ấ ề ế ế ằ ử ụ lôgic m . ờ

2.1 ho t đ ng c a máy gi t:ạ ộ ủ ặquy trình l u chuy n n c và ch t t i r a trong máy gi t:ư ể ướ ấ ả ử ặ_n c nóng và n c l nh đi đ n khay đ ng ch t b n trong máy gi tướ ướ ạ ế ự ấ ẩ ặ_n c hoà v i ch t t y r a và đi vào trong thùng c a máy gi t ướ ớ ấ ẩ ử ủ ặ_thông qua các l nh c a thùng máy,n c đ c đ a xu ng đáy c a máyỗ ỏ ủ ướ ượ ư ố ủ_b ph n đun sôi n cộ ậ ướ_đ ng c s ho t đ ng khi n c đ t nhi t đ c n thi t và đ ng c làmộ ơ ẽ ạ ộ ướ ạ ệ ộ ầ ế ộ ơ quay thùng trong máy đ b t đ u quá trình gi tể ắ ầ ặ_thùng quay máy quay v phía tr c và sau hoà tr n n c xà phòng v iề ướ ộ ướ ớ qu n áo ầ_máy b m đ a n c b n ra ngoàiơ ư ướ ẩ

Sau khi gi t s ch qu n áo, thùng máy s quay v i t c đ kho ng 1.400ặ ạ ầ ẽ ớ ố ộ ả vòng m t phút đ th c hi n công đo n v t khô. Trên b m t c a thùngộ ể ự ệ ạ ắ ề ặ ủ máy có hàng trăm l nh đ khi quay v i t c đ cao, n c có th t đóỗ ỏ ể ớ ố ộ ướ ể ừ thoát ra ngoài. Đa s các máy gi t hi n nay trong quá trình gi t đã t đ aố ặ ệ ặ ự ư 2/3 l ng n c ra ngoài, vì th khi v t khô s ch t n ít năng l ng. ượ ướ ế ắ ẽ ỉ ố ượ

6

2.2 B đi u khi n m c a máy gi t:ộ ề ể ờ ủ ặ

Chúng ta xây d ng h th ng m nh sau:ự ệ ố ờ ư

Có hai tr nh p vào : ị ậ( 1) M t cho đ b n trên qu n áo ộ ộ ẩ ầ( 2) M t cho lo i ch t b n trên qu n áo. ộ ạ ấ ẩ ầHai đ u vào này thu đ c t ph n t sensors quang h c. Đ b n đ c xácầ ượ ừ ầ ử ọ ộ ẩ ượ đ nh b i s trong su t c a n c. M t khác, lo i ch t b n đ c xác đ nhị ở ự ố ủ ướ ặ ạ ấ ẩ ượ ị t s bão hòa, th i gian nó dùng đ đ t đ n s bão hòa. Qu n áo d u mừ ự ờ ể ạ ế ự ầ ầ ỡ ch ng h n c n lâu h n cho s trong su t n c đ đ t đ n s bão hòa b iẳ ạ ầ ơ ự ố ướ ể ạ ế ự ở vì m là ch t ít hòa tan trong n c h n nh ng d ng khác c a ch t b n.ỡ ấ ướ ơ ữ ạ ủ ấ ẩ Nh v y m t h th ng ph n t sensors khá t t có th cung c p nh ngư ậ ộ ệ ố ầ ử ố ể ấ ữ input c n thi t đ c nh p vào cho b đi u khi n m c a chúng ta.ầ ế ượ ậ ộ ề ể ờ ủNh ng giá tr cho đ b n và lo i ch t b n là đã đ c chu n hóa ( ph m viữ ị ộ ẩ ạ ấ ẩ ượ ẩ ạ t 0 t i 100) đ c cho b i giá tr ph n t sensors. ừ ớ ượ ở ị ầ ử

V i bi n ngôn ng Đ b n có các t p m ớ ế ữ ộ ẩ ậ ờB n ít (D.Small)ẩB n v a (D.Medium)ẩ ừB n nhi u (D.Large)ẩ ề

V i bi n ngôn ng lo i ch t b n có các t p m ớ ế ữ ạ ấ ẩ ậ ờM ít (K.NotGreasy)ỡM v a (K.Medium)ỡ ừM nhi u (K.Greasy)ỡ ề

V i bi n ngôn ng k t lu n xác đ nh th i gian gi t có các t p m ớ ế ữ ế ậ ị ờ ặ ậ ờGi t r t ng n (T.VeryShort)ặ ấ ắGi t ng n (T.Short)ặ ắGi t v a (T.Medium)ặ ừGi t lâu (T.Long)ặGi t r t lâu (T.Very Long)ặ ấ

7