Luận văn Các bước tổng hợp bộ điều khiển mở

4.1 CÁC BÖỚC TỔNG HỢP BỘ ÑIỀU KHIỂN MỜ : để xây dựng một bộ điều khiển mờ cô bản , chúng ta thực hiện các bước sau: w Xác định các biến đầu vào và đầu ra của bộ điều khiển  w Định nghĩa các tập mờ cho các biến đầu vào và đầu ra : -Phân chia không gian xác định các biến đầu vào và dầu ra thành những đoạn giá trò khác nhau ( fuzzy partition ) . -Dùng các biến ngôn ngữ ñại diện cho cho các ñoạn giá trò và ñònh nghóa hàm liên thuộc cho các biến ngôn ngữ ñó . Thông thöờng các tập mờ ñöợc chọn có hàm liên thuộc dạng tam giác hoặc hình thang và các tập mờ có hàm liên thuộc phủ lên nhau . w Xây dựng các qui luật ñiều khiển  w Lựa chọn luật hợp thành : thông thöờng ngöời ta sử dụng một trong hai luật hợp thành max-min hoặc max-product . w Lựa chọn phöông pháp giải mờ : có thể lựa chọn một trong các phöông pháp sao cho có thể ñáp ứng yêu cầu về chất löợng của hệ thống . w Tối öu hệ thống 4.2 THIẾT KẾ BỘ ÑIỀU KHIỂN MỜ CHO CÁNH TAY ROBOT : Mô tả tổng quát về hoạt ñộng của cánh tay robot Cánh tay robot có không gian làm việc là một niền nằm trong mặt phẳng YZ của hệ rục tọa ñộ Ñề-các . Do kết cấu cô khí , không gian làm việc của cánh tay robot sẽ bò giới hạn . Cánh tay robot chæ có thể di chuyển ñến một vò trí bên trong không gian làm việc của nó và không thể di chuyển ñến một ñiểm bên ngồi không gian làm việc . Trong mỗi chu kỳ hoạt ñộng , cánh tay robot sẽ ñöợc ra lệnh di chuyển ñến một vò trí bên trong không ian làm việc của nó gọi là vò trí hoạch ñònh . Ñể thực hiện công việc này , bộ ñiều khiển của cánh tay robot sẽ so sánh vò trí hiện tại của cánh tay robot với vò trí hoạch ñònh ñể xác ñònh sai lệch của hai vò trí . Tùy theo mức ñộ sai lệch lớn hay nhỏ , bộ ñiều khiển sẽ quyết ñònh khoảng dòch chuyển của cnh1 tay robot ñể cánh tay robot tiến dần ñến vò trí hoạch ñònh . Có nhiều cách thể hiện sai lệch giữa giữa vò trí hoạch ñònh và vò trí hiện tại của cánh tay robot . Một trong những phöông pháp ñôn giản nhất là xác ñònh trực tiếp ñộ sai lệch theo trục tọa ñộ Y và ñộ sai theo trục tọa ñộ Z . Giả sử , vò trí hoạch ñònh và vò trí hiện tại của robot ñöợc biểu diễn ở hình vẽ sau : Sai lệch theo trục tọa ñộ Y và sai lệch heo trục tọa ñộ Z là  Dy = y1 - y Dz = z1 - z Ngồi ra , chúng ta còn có thể xác dònh sai lệch theo trục tọa ñộ Y và sai lệch theo trục tọa ñộ Z theo phöông pháp gián tiếp nhö sau : -Xác ñònh sai lệch theo trục tọa ñộ Y: Do sai lệch theo trục tọa ñộ Y và sai lệch theo trụ tọa ñộ Z ñộc lập với nhau nên khi xác ñònh sai lệch heo trục Y ta không cần quan tâm ñến sai lệch theo trục Z . Ñể ñôn giản , ta giả sử sai lệch theo trục tọa ñộ Z là không có (DZ=0) . Tại vò trí có Dy = 0 (y1 = y) ,chúng ta có : q1 = q1d = 90° q2 = q2d = 90° Eq1 = q1d - q1 = 0 Eq2 = q2d - q2 = 0 Trong ñó q1d và q2d là giá trò của q1 và q2 tính tại vò trí có Dy = 0 Tại vò trí có Dy > 0 (y1 > y) ,ta có : q1 > 90° q2 < 90° Eq1 = q1d - q1 < 0 Eq2 = q2d - q2 > 0 Tại vò trí có Dy < 0 (y1 < y) ,ta có : q1 < 90° q2 > 90° Eq1 = q1d - q1 > 0 Eq2 = q2d - q2 < 0 Ta thấy rằng trong cả ba tröờng hợp Eq1 = -Eq2 . Nếu chiều dài ñoạn thẳng OB không thay ñổi thì giá trò của Eq1 và Eq2 chæ phụ huộc vào Dy . Do ñó ta có thể xác ñònh Dy thông qua cặp giá trò Eq1 và Eq2 . -Xác ñònh sai lệch theo trục tọa ñộ Z: cũng giống nhö khi xác ñònh sai lệch heo trục tọa ñộ Y , khi xác ñònh sai lệch theo trục tọa ñộ Z ta cũng không quan tâm ñến Dy và ñể ñôn giản ta giả sử Dy = 0 . Tại vò trí có Dz = 0 (z1 = z) ,chúng ta có : q1 = q1d = 45° q2 = q2d = 45° Eq1 = q1d - q1 = 0 Eq2 = q2d - q2 = 0 Trong ñó q1d và q2d là giá trò của q1 và q2 tính tại vò trí có Dz = 0 Tại vò trí có Dz > 0 (z1 > z) ,chúng ta có : q1 < 45° q2 < 45° Eq1 = q1d - q1 > 0 Eq2 = q2d - q2 > 0 Tại vò trí có Dz < 0 (z1 < z) ,chúng ta có : q1 > 45° q2 > 45° Eq1 = q1d - q1 < 0 Eq2 = q2d - q2 < 0 Ta thấy rằng trong cả ba tröờng hợp Eq1 = Eq2 . Nếu chiều dài ñoạn thẳng OA không thay ñổi thì giá trò của Eq1 và Eq2 chæ phụ huộc vào Dz . Do ñó ta có thể xác ñònh Dz thông qua cặp giá trò Eq1 và Eq2 . 4.2.2 THIẾT KẾ BỘ ÑIỀU KHIỂN MỜ CHO CÁNH TAY ROBOT : -Ñầu vào và ñầu ra của bộ ñiều khiển mờ : Bộ ñiều khiển mờ cho cánh tay robot sẽ nhận vào giá trò sai lệch giữa vò trí hoạch ñònh và vò trí hiện tại của cánh tay robot . Tùy theo sai lệch giữa hai vò trí này , bộ ñiều khiển sẽ co cánh tay robot di chuyển một khoảng cách phù hợp ñể cánh tay robot tiến dần ñến vò trí hoạch ñònh . Do ñó , ñầu vào của bộ ñiều khiển sẽ là sai lệch giữa vò trí hoạch ñònh và vò trí hiện tại của cánh tay robot , ñầu ra của bộ ñiều khiển sẽ là khoảng cách mà cánh tay robot cần di chuyển . Sai lệch giữa vò trí hoạch ñònh và vò trí hiện tại của cánh tay robot ñöợc xác ñònh gián tiếp thông qua góc sai lệch Eq1 và Eq2 . Nhö vậy ñầu vào của bộ ñiều khiển sẽ là Eq1 và Eq2 . Ñầu ra của bộ ñiều khiển là ñộ dòch chuyển theo trục tọa ñộ Y và ñộ dòch chuyển theo trục tọa ñộ Z ñöợc ký hiệu là EY và EZ . -Ñònh nghóa các tập mờ cho ñầu vào và ñầu ra của bộ ñiều khiển : Các biến ñầu vào Eq1 , Eq2 và các biến ñầu ra EY , EZ sẽ có 7 tập mờ của các biến ngôn ngữ sau +NB : Negative Big , Aâm nhiều +NM : Negative Medium , Aâm vừa +NS : Negative Small , Aâm ít +ZE : Zero +PS : Positive Small , Döông ít +PM : Positive Mediun , Döông vừa +PB : Positive Big , Döông nhiều Hàm liên thuộc của các tập mờ sẽ ñöợc ñònh nghóa nhö hình vẽ sau -Bộ luật ñiều khiển : áp dụng suy diễn mang tính tự nhiên của con ngöời , chiến löợc hiệu chænh cánh tay robot ñöợc chọn nhö sau : + Nếu không có sai lệch Thì cánh tay robot không di chuyển + Nếu sai lệch ít Thì cánh tay robot không di chuyển + Nếu sai lệch vừa Thì cánh tay robot di chuyển khoảng cách vừa + Nếu sai lệch lớn Thì cánh tay robot di chuyển khoảng cách lớn Do Dy và Eq1 , Eq2 , EY có mối quan hệ nhö sau : Dy Eq1 Eq2 EY < 0 > 0 < 0 >0 = 0 = 0 = 0 = 0 > 0 < 0 > 0 < 0 Kết hợp quan hệ trên với chiến löợc hiệu chænh , ta xác ñònh khoảng dòch chuyển của cánh tay robot theo trục tọa ñộ Y + Luật 1 : If Eq1 is NB and Eq2 is PB Then EY is NB + Luật 2 : If Eq1 is NM and Eq2 is PM Then EY is NM + Luật 3 : If Eq1 is ZE and Eq2 is ZE Then EY is ZE + Luật 4 : If Eq1 is PM and Eq2 is NM Then EY is PM + Luật 5 : If Eq1 is PB and Eq2 is NB Then EY is PB Töông tự do Dz và Eq1 , Eq2 , EZ có mối quan hệ nhö sau : Dz Eq1 Eq2 EZ < 0 < 0 < 0 >0 = 0 = 0 = 0 = 0 > 0 > 0 > 0 < 0 Kết hợp quan hệ trên với chiến löợc hiệu chænh , ta xác ñònh khoảng dòch chuyển của cánh tay robot theo trục tọa ñộ + Luật 1 : If Eq1 is NB and Eq2 is NB Then EZ is PB + Luật 2 : If Eq1 is NM and Eq2 is NM Then EZ is PM + Luật 3 : If Eq1 is ZE and Eq2 is ZE Then EZ is ZE + Luật 4 : If Eq1 is PM and Eq2 is PM Then EZ is NM + Luật 5 : If Eq1 is PB and Eq2 is PB Then EZ is NB Bảng luật ñiều khiển theo trục tọa ñộ Y : Eq1 Eq2 NB NM NS ZE PS PM PB NB PB NM PM NS ZE ZE PS PM NM PB NB Bảng luật ñiều khiển theo trục tọa ñộ 4 : Eq1 Eq2 NB NM NS ZE PS PM PB NB PB NM PM NS ZE ZE PS PM NM PB NB