Logic mờ - Hệ thống điều khiển

Logic mờ được áp dụng rất thành công trong các ứng dụng điều khiển khác nhau. Hầu hết tất cả các sản phẩm tiêu dùng đều có sự kiểm soát mờ nhạt. Một số ví dụ bao gồm kiểm soát nhiệt độ phòng của bạn với sự trợ giúp của máy lạnh, hệ thống chống phanh được sử dụng trên xe, kiểm soát đèn giao thông, máy giặt, hệ thống kinh tế lớn, v.v.

Tại sao sử dụng Logic mờ trong hệ thống điều khiển

Hệ thống điều khiển là sự sắp xếp của các thành phần vật lý được thiết kế để thay đổi một hệ thống vật lý khác để hệ thống này thể hiện những đặc tính mong muốn nhất định. Sau đây là một số lý do sử dụng Logic mờ trong Hệ thống điều khiển -

Trong khi áp dụng điều khiển truyền thống, người ta cần biết về mô hình và hàm mục tiêu được hình thành theo các thuật ngữ chính xác. Điều này làm cho nó rất khó áp dụng trong nhiều trường hợp.
Bằng cách áp dụng logic mờ để điều khiển, chúng ta có thể sử dụng chuyên môn và kinh nghiệm của con người để thiết kế bộ điều khiển.
Các quy tắc điều khiển mờ, về cơ bản là các quy tắc IF-THEN, có thể được sử dụng tốt nhất trong việc thiết kế một bộ điều khiển.

Các giả định trong thiết kế điều khiển logic mờ (FLC)

Trong khi thiết kế hệ thống điều khiển mờ, sáu giả thiết cơ bản sau đây cần được thực hiện:

The plant is observable and controllable - Phải giả định rằng các biến đầu vào, đầu ra cũng như trạng thái đều có sẵn cho mục đích quan sát và điều khiển.
Existence of a knowledge body - Phải giả định rằng tồn tại một khối tri thức có các quy tắc ngôn ngữ và một tập hợp dữ liệu đầu vào - đầu ra mà từ đó các quy tắc có thể được trích xuất.
Existence of solution - Phải cho rằng tồn tại một giải pháp.
‘Good enough’ solution is enough - Kỹ thuật điều khiển phải tìm kiếm giải pháp 'đủ tốt' hơn là giải pháp tối ưu.
Range of precision - Bộ điều khiển logic mờ phải được thiết kế trong phạm vi chính xác có thể chấp nhận được.
Issues regarding stability and optimality - Các vấn đề về tính ổn định và tính tối ưu phải được mở ra trong việc thiết kế bộ điều khiển logic mờ hơn là được giải quyết một cách rõ ràng.

Kiến trúc của điều khiển logic mờ

Sơ đồ sau đây cho thấy kiến trúc của điều khiển logic mờ (FLC).

Các thành phần chính của FLC

Tiếp theo là các thành phần chính của FLC như thể hiện trong hình trên -

Fuzzifier - Vai trò của fuzzifier là chuyển các giá trị đầu vào sắc nét thành các giá trị mờ.
Fuzzy Knowledge Base- Nó lưu trữ kiến thức về tất cả các mối quan hệ mờ đầu vào - đầu ra. Nó cũng có chức năng thành viên xác định các biến đầu vào cho cơ sở quy tắc mờ và các biến đầu ra cho nhà máy được kiểm soát.
Fuzzy Rule Base - Nó lưu trữ kiến thức về hoạt động của quá trình miền.
Inference Engine- Nó hoạt động như một hạt nhân của bất kỳ FLC nào. Về cơ bản, nó mô phỏng các quyết định của con người bằng cách thực hiện suy luận gần đúng.
Defuzzifier - Vai trò của bộ làm mờ là chuyển các giá trị mờ thành các giá trị rõ nét nhận được từ công cụ suy luận mờ.

Các bước thiết kế FLC

Sau đây là các bước thiết kế FLC -

Identification of variables - Ở đây, các biến đầu vào, đầu ra và trạng thái phải được xác định của nhà máy đang được xem xét.
Fuzzy subset configuration- Vũ trụ thông tin được chia thành nhiều tập con mờ và mỗi tập con được gán một nhãn ngôn ngữ. Luôn đảm bảo rằng các tập con mờ này bao gồm tất cả các yếu tố của vũ trụ.
Obtaining membership function - Bây giờ lấy hàm liên thuộc cho mỗi tập con mờ mà chúng ta nhận được ở bước trên.
Fuzzy rule base configuration - Bây giờ xây dựng cơ sở quy tắc mờ bằng cách gán mối quan hệ giữa đầu vào và đầu ra mờ.
Fuzzification - Quá trình làm mờ được bắt đầu trong bước này.
Combining fuzzy outputs - Bằng cách áp dụng suy luận gần đúng mờ, xác định vị trí đầu ra mờ và hợp nhất chúng.
Defuzzification - Cuối cùng, bắt đầu quá trình khử mờ để tạo thành đầu ra rõ nét.

Ưu điểm của điều khiển logic mờ

Bây giờ chúng ta hãy thảo luận về những ưu điểm của Điều khiển Logic mờ.

Cheaper - Phát triển một FLC tương đối rẻ hơn so với phát triển dựa trên mô hình hoặc bộ điều khiển khác về hiệu suất.
Robust - Các bộ điều khiển FLC mạnh mẽ hơn bộ điều khiển PID vì khả năng bao phủ một loạt các điều kiện hoạt động.
Customizable - Các FLC có thể tùy chỉnh.
Emulate human deductive thinking - Về cơ bản, FLC được thiết kế để mô phỏng tư duy suy luận của con người, quá trình con người sử dụng để đưa ra kết luận từ những gì họ biết.
Reliability - FLC đáng tin cậy hơn hệ thống điều khiển thông thường.
Efficiency - Logic mờ mang lại hiệu quả cao hơn khi áp dụng trong hệ thống điều khiển.

Nhược điểm của điều khiển logic mờ

Bây giờ chúng ta sẽ thảo luận những nhược điểm của Điều khiển Logic mờ là gì.

Requires lots of data - FLC cần nhiều dữ liệu để áp dụng.
Useful in case of moderate historical data - FLC không hữu ích cho các chương trình nhỏ hơn hoặc lớn hơn nhiều so với dữ liệu lịch sử.
Needs high human expertise - Đây là một nhược điểm do độ chính xác của hệ thống phụ thuộc vào kiến thức và chuyên môn của con người.
Needs regular updating of rules - Các quy tắc phải được cập nhật với thời gian.