Luận văn Thiết kế bộ điều khiển mờ trượt điều khiển tốc độ động cơ

ĐẠI HỌC THÁI NGUYấN 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CễNG NGHIỆP 
----------------*****----------------- 
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT 
NGÀNH TỰ ĐỘNG HểA 
THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ TRƯỢT 
ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ 
 Học viờn: HỒ THỊ VIỆT NGA 
 Người HD khoa học: PGS . TS NGUYỄN DOÃN PHƯỚC 
THÁI NGUYấN 2008 
ĐẠI HỌC THÁI NGUYấN 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CễNG NGHIỆP 
----------------*****----------------- 
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT 
NGÀNH TỰ ĐỘNG HểA 
THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ TRƯỢT 
ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ 
 Học viờn: HỒ THỊ VIỆT NGA 
 Người HD khoa học: PGS . TS NGUYỄN DOÃN PHƯỚC 
THÁI NGUYấN 2008 
ĐẠI HỌC THÁI NGUYấN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM 
TRƯỜNG ĐHKT CễNG NGHIỆP Độc lập – Tự do – Hạnh phỳc 
THUYẾT MINH 
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT 
ĐỀ TÀI 
THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ TRƯỢT 
ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ 
Học viờn : Hồ Thị Việt Nga 
Lớp : Cao học khoỏ 8 
Chuyờn ngành : Tự động hoỏ 
Người HD khoa học : PGS – TS Nguyễn Doón Phước 
Ngày giao đề tài : 
Ngày hoàn thành : 
 KHOA ĐT SAU ĐẠI HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN HỌC VIấN 
 Luận văn tốt nghiệp  1  
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn  
Lời nói đầu 
 Hiện nay đất n-ớc ta đang trong thời kỳ đổi mới, thời kỳ công nghiệp 
hoá hiện đại hoá cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, ngành kỹ 
thuật điện tử là sự phát triển của kỹ thuật điều khiển và tự động hoá. Hệ 
truyền động động cơ là một bộ phận quan trọng không thể thiếu đ-ợc trong 
mọi quá trình tự động hoá. Hệ thống nào có chuyển động cơ học (dây chuyền 
sản xuất, ng-ời máy..) thì hệ thống đó động cơ điện làm khâu trung gian để 
chuyển hoá điện năng thành cơ năng với những đặc tính cần thiết. Việc điều 
khiển chính xác dòng cơ năng tạo nên các chuyển động phức tạp của dây 
chuyền công nghệ là nhiệm vụ của hệ thống truyền động động cơ. Một trong 
những vấn đề quan trọng trong dây truyền tự động hoá là việc điều chỉnh tốc 
độ của động cơ truyền động đ-ợc sử dụng rất rộng rãi do nó có rất nhiều -u 
điểm nổi bật với kỹ thuật vi xử lý và công nghệ thông tin phát triển. 
Việc thiết kế bộ điều khiển theo ph-ơng pháp kinh điển phụ thuộc vào 
mô hình toán học của hệ, việc mô tả hệ thống càng chính xác thì kết quả điều 
khiển càng có chất l-ợng cao. Tuy nhiên việc xây dựng mô hình toán học 
chính xác của hệ thống rất khó khi không biết tr-ớc sự thay đổi của tải, thay 
đổi của thông số, nhiễu hệ thống..... 
 Trong những năm gần đây một ngành khoa học mới đã đ-ợc hình thành 
và phát triển mạnh mẽ đó là điều khiển lôgic mờ mà công cụ toán học của nó 
chính là lý thuyết tập mờ của Jadeh. Khác hẳn với kỹ thuật điều khiển kinh 
điển là hoàn toàn dựa vào độ chính xác tuyệt đối của thông tin mà trong nhiều 
ứng dụng không cần thiết hoặc không thể có đ-ợc, điều khiển mờ cóa thể xử lý 
những thông tin “không rõ ràng hay không đầy đủ” những thông tin mà sự 
chính xác của nó chỉ nhận thấy đ-ợc giữa các quan hệ của chúng với nhau và 
cũng chỉ có thể mô tả đ-ợc bằng ngôn ngữ, đã cho ra những quyết định chính 
 Luận văn tốt nghiệp  2  
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn  
xác. Chính khả năng này đã làm cho điều khiển mờ sao chụp đ-ợc ph-ơng thứ 
sử lý thông tin và điều khiển con ng-ời, đã giải quyết thành công các bài toán 
điều khiển phức tạp. 
Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp tôi đã đi vào nghiên cứu thuật toán 
điều khiển mờ và ứng dụng điều khiển mờ tr-ợt điều khiển tốc độ động cơ. Tuỳ 
theo từng đối t-ợng mà áp dụng các luật điều kiện khác nhau, tuy nhiên các 
bộ điều khiển này đều có đầy đủ -u điểm của bộ điều khiển mờ cơ bản, nh-ng 
chúng đ-ợc tích hợp đơn giản, dễ hiểu, làm việc ổn định, có đặc tính động học 
tốt, tính bền vững cao và làm việc tốt ngay cả khi thông tin của đối t-ợng 
không đầy đủ hoặc không chính xác. Một số còn không chịu ảnh h-ởng của 
nhiễu cũng nh- sự thay đổi theo thời gian của đối t-ợng điều khiển. 
Sau thời gian tìm hiểu và nghiên cứu đến nay bản đồ án của em đã 
hoàn thành với kết quả tốt. Thành công này phải kể đến sự giúp đỡ tận tình 
của các thày cô giáo trong bộ môn ĐKTĐ tr-ờng Đại học Bách khoa Hà Nội, 
các thày cô giáo tr-ờng Đại học Kỹ thuật Công Nghiệp Thái nguyên. Đặc biệt 
là Thầy PGS – TS Nguyễn Doãn Ph-ớc ng-ời đã trực tiếp h-ớng dẫn tôi, đã 
hết lòng ủng hộ và cung cấp cho tôi những kiến thức hết sức quý báu. Tôi xin 
dành cho thầy lời cảm ơn sâu sắc. 
 Do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm thực tế có hạn nên đồ án này 
không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận đ-ợc các ý kiến chỉ bảo 
của các thày cô giáo và của bạn bè đồng nghiệp để bản đồ án của em đ-ợc 
hoàn thiện hơn. 
Em xin chân thành cảm ơn! 
 Thái nguyên, ngày 15/5/2008 
 Học viên 
 Hồ Thị Việt Nga 
 Luận văn tốt nghiệp  3  
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn  
Mục lục 
 Nội dung Trang 
 Lời nói đầu 
 Mục lục 
Ch-ơng I Giới thiệu chung về điều khiển mờ và vai trò 
ứng dụng trong thực tế 
6 
I.1 Cấu trúc cơ bản 7 
I.2 Không gian Input – Output 8 
I.3 Khâu mờ hoá 8 
I.4 Cơ sở các luật mờ 9 
I.5 Mô tơ suy diễn 9 
I.6 Khâu giải mờ 10 
I.7 ứng dụng 10 
Ch-ơng II Lôgic mờ và các tập mờ cơ bản 14 
II.1 Kiến thức cơ bản về lôgic mờ 14 
II.1.1 Ôn nhanh về lôgic mệnh đề cổ điển 14 
II.1.2 Lôgic mờ 15 
II.1.2.1 Phép phủ định 15 
II.1.2.2 Một cách định nghĩa phần bù của một tập mờ 16 
II.1.2.3 Phép hội 17 
II.1.2.4 Định nghĩa tổng quát phép giao của hai tập mờ 18 
II.1.2.5 Phép tuyển 18 
II.1.2.6 Định nghĩa tổng quát phép hợp của hai tập mờ 19 
II.1.2.7 Một số quy tắc với phép hội và phép tuyển 20 
II.1.2.8 Luật De Morgan 21 
II.1.2.9 Phép kéo theo 22 
 Luận văn tốt nghiệp  4  
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn  
II.1.2.10 Một số dạng hàm kéo theo cụ thể 24 
II.1.3 Quan hệ mờ 24 
II.1.3.1 Quan hệ mờ và phép hợp thành 24 
II.1.3.2 Phép hợp thành 25 
II.1.3.3 Tính chuyển tiếp 26 
II.1.3.4 Ph-ơng trình quan hệ mờ 26 
II.1.4 Suy luận xấp xỉ và suy diễn mờ 27 
Ch-ơng III điều khiển mờ 33 
III.1 Nguyên lý làm việc 35 
III.2 Lý thuyết tập mờ trong điều khiển 39 
III.2.1 Định nghĩa tập mờ 39 
III.2.2 Phép suy diễn mờ 42 
III.2.2.1 Xác định các giá trị của mệnh đề hợp thành 42 
III.2.2.2 Phép tính suy diễn mờ 46 
III.2.3 Phép hợp mờ 47 
III.2.3.1 Xác định các giá trị của luật hợp thành 47 
III.2.3.2 Phép tính hợp các tập mờ 49 
III.2.4 Giải mờ 50 
III.2.4.1 Ph-ơng pháp điểm cực đại 51 
III.2.4.2 Ph-ơng pháp điểm trọng tâm 52 
III.3 Bộ điều khiển mờ 56 
III.3.1 Cấu trúc của một bộ điều khiển mờ 56 
III.3.1.1 Mờ hoá 57 
III.3.1.2 Thiết bị hợp thành 58 
III.3.1.3 Khâu giải mờ 60 
III.3.2 Thiết kế bộ điều khiển mờ 61 
 Luận văn tốt nghiệp  5  
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn  
III.3.2.1 Các b-ớc thực hiện chung 61 
III.3.2.2 Quan hệ truyền đạt 62 
III.3.2.3 Tổng hợp bộ điều khiển có quan hệ truyền đạt cho 
tr-ớc 
64 
III.3.3 Cấu trúc bộ điều khiển mờ thông minh 66 
III.3.3.1 Thích nghi trực tiếp và gián tiếp 67 
III.3.3.2 Bộ điều khiển mờ tự chỉnh cấu trúc 68 
III.3.3.3 Bộ điều khiển mờ tự chỉnh có mô hình theo dõi 69 
III.3.3.4 Bộ điều khiển mờ lai 71 
Ch-ơng IV điều khiển tr-ợt và ý nghĩa ứng dụng trong 
điều khiển thích nghi bền vững 
73 
IV.1 Xuất phát điểm của ph-ơng pháp điều khiển tr-ợt 73 
IV.2 Thiết kế bộ điều khiển tr-ợt ổn định bền vững 76 
IV.3 Thiết kế bộ điều khiển tr-ợt bám bền vững 82 
Ch-ơng V Xây dung bộ điều khiển mờ tr-ợt 84 
V.1 Thiết kế luật điều khiển tr-ợt cho động cơ điện 84 
V.2 Cơ sở hệ điều khiển tr-ợt mờ từ điều khiển tr-ợt 
kinh điển 
85 
V.3 Các b-ớc thực hiện thiết kế bộ điều khiển mờ 87 
V.4 Thiết kế bộ điều khiển mờ tr-ợt cho động cơ 88 
Ch-ơng VI Mô phỏng và nhận xét kết quả 92 
 Tài liệu tham khảo 
 Luận văn tốt nghiệp  6  
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn  
Ch-ơng I 
Giới thiệu chung về điều khiển mờ 
và vai trò ứng dụng trong 
thực tế 
Bất kỳ một người nào có tri thức đều hiểu rằng ngay trong những suy 
luận đời thường cũng như trong các suy luận khoa học chặt chẽ, hay khi triển 
khai ứng dụng, logic toán học cổ điển và nhiều định lý toán học quan trọng 
thu được qua những lập luận bằng logic cổ điển đã đóng vai trò rất quan 
trọng. 
Nhưng đáng tiếc, logic toán học cổ điển đã quá chật hẹp đối với những 
ai mong muốn tìm kiếm những cơ sở vững chắc cho những suy luận phù hợp 
hơn với những bài toán nẩy sinh từ công việc nghiên cứu và thiết kế những hệ 
thống phức tạp, đặc biệt là những cố gắng đưa những suy luận giống như 
cách con người vẫn thường sử dụng vào các lĩnh vực trí tuệ nhân tạo (chẳng 
hạn, như trong các hệ chuyên gia, các hệ hỗ trợ quyết định, ) hay vào trong 
công việc điều khiển và vận hành các hệ thống lớn, phức tạp sao cho kịp thời 
và hiệu quả. 
Việc thiết kế bộ điều khiển theo ph-ơng pháp kinh điển phụ thuộc vào 
mô hình toán học của hệ, việc mô tả hệ thống càng chính xác thì kết quả điều 
khiển càng có chất l-ợng cao. Tuy nhiên việc xây dựng mô hình toán học 
chính xác của hệ thống rất khó khi không biết tr-ớc sự thay đổi của tải, thay 
đổi của thông số, nhiễu hệ thống..... 
Trong những năm gần đây một ngành khoa học mới đã đ-ợc hình 
thành và phát triển mạnh mẽ đó là cách tiếp cận của lý thuyết tập mờ (Fuzzy 
Set Theory), bắt đầu với công trình của L. Zadeh, 1965. Trong sự phát triển đa 
dạng của lý thuyết tập mờ và các hệ mờ, logic mờ ( Fuzzy Logic) giữ một vai 
trò cơ bản. Khác hẳn với kỹ thuật điều khiển kinh điển là hoàn toàn dựa vào 
 Luận văn tốt nghiệp  7  
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn  
độ chính xác tuyệt đối của thông tin mà trong nhiều ứng dụng không cần thiết 
hoặc không thể có được, điều khiển mờ có thể xử lý những thông tin ‚không 
rõ ràng hay không đầy đủ” những thông tin mà sự chính xác của nó chỉ 
nhận thấy đ-ợc giữa các quan hệ của chúng với nhau và cũng chỉ có thể mô tả 
đ-ợc bằng ngôn ngữ, đã cho ra những quyết định chính xác. Chính khả năng 
này đã làm cho điều khiển mờ sao chụp đ-ợc ph-ơng thứ sử lý thông tin và 
điều khiển con ng-ời, đã giải quyết thành công các bài toán điều khiển phức 
tạp. 
I.1. Cấu trúc cơ bản 
Tư tưởng cơ bản của điều khiển dựa vào logic mờ là đưa các kinh 
nghiệm chuyên gia của những người vận hành giỏi hệ thống vào trong thiết kế 
các bộ điều khiển các quá trình trong đó quan hệ vào/ra (input-output) được 
cho bởi một tập các luật điều khiển mờ (dạng luật ifthen). 
Cấu trúc cơ bản (Basic architecture). 
Cấu trúc cơ bản của một bộ điều khiển dựa vào logic mờ (fuzzy logic 
control - FLC) gồm bốn thành phần chính (hình 1.1): khâu mờ hoá (a 
fuzzifier), một cơ sở các luật mờ (a fuzzy rule base), một môtơ suy diễn (an 
inference engine) và khâu giải mờ (a defuzzifier). Nếu đầu ra sau công đoạn 
giải mờ không phải là một tín hiệu điều khiển (thường gọi là tín hiệu điều 
chỉnh) thì chúng ta có một hệ quyết định trên cơ sở logic mờ. 
Mờ hoá Mô tơ 
suy diễn 
Cơ sở 
luật mờ 
Giải mờ Đối 
t-ợng 
x 
Hình 1.1 Cấu trúc cơ bản của 
bộ điều khiển mờ 
(x) (y) y 
 Luận văn t ... iển u(t) tác động lên đối t-ợng 
phải thay đổi có quy luật thích hợp để giá trị e tiến về 0 nhanh nhất và ổn 
định. 
V.2. Cơ sở hệ điều khiển tr-ợt mờ từ điều khiển tr-ợt 
kinh điển 
 Mô hình hệ điều khiển tr-ợt kinh điển đ-ợc mô tả trên hình 5.2 
 Nh- vậy trong bô điều khiển tr-ợt kinh điểnphía sau khối tổng hợp tín 
hiệu trang thái S là một khâu rơ le hai trạng thái do vậy tín hiệu ra điều khiển 
u chỉ có thể là Umax nếu trạng thái S(e, e’) nằm phía trên đường thẳng 
S= e+ e’ hoặc bằng - Umax nếu trạng thái S(e, e’) nằm phía dưới đường thẳng 
S= e+ e’. 
Theo cách chọn U nh- vậy (Umax hoặc Umin) đối t-ợng lại là một khâu 
dao động bậc hai thì trong một khoảng thời gian yêu cầu nhất định để e 0 là 
khó thực hiên. Ta thấy giá trị tác động U sẽ phụ thuộc vào khoảng cách (R) từ 
 
U = Umax 
U = - Umax 
S(e, e’) 
S(e, e’) 
e’ 
e 
Hình 5.2 – Cơ sở hệ điều khiển mờ tr-ợt 
 từ điều khiển kinh điển 
 Luận văn tốt nghiệp  86  
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn  
điểm trạng thái S(e, e’) đến mặt phẳng pha S và dấu của S(e, e’) so với mặt 
phẳng pha S. 
 Chính từ đây ta thay vì sử dụng một khâu rơle hai vị trí chúng ta đ-a ra 
ý t-ởng thành lập luật hợp thành (có cơ sở xác định) để chọn giá trị U hợp lý 
dựa trên dấu và khoảng cách từ biến trạng thái S(e, e’) so với mặt phẳng pha 
S= e+ e’. Nói cách khác ta thành lập một bộ điều khiển mờ có hai đầu vào và 
kết hợp các dữ kiện khác để chọn đ-ợc giá trị U điều khiển hợp lý. 
 Xét bài toán điều khiển có y0 = (y0, y0’)
T = (0, 0)T và đối t-ợng là khâu 
tích phân bậc hai: 
2
1
p
pG hay uxvaxx 22'1 ' với y = x1 (5.1) 
 Nh- vậy với một giá trị u cố định (không phụ thuộc t) ta có: 
cx
u
x 21
2
1
 (5.2) 
Với c là hằng số phụ thuộc giá trị đầu vào của x1 và x2. 
Là ph-ơng trình quỹ đạo của pha của đối t-ợng tr-ợt. 
Vì có giả thiết y0= 0, y0’= 0 nên x1 = - e và x2 = e’. Xuất phát từ một 
điểm trạng thái Q ban đầu, giả sử nằm trong nửa mặt phẳng phía trên đ-ờng 
chuyển đổi S, quỹ đạo pha xẻ đi dọc theo đ-ờng Parabol (5.1) ứng với u = 
uMAX>0 và cứ nh- vậy quỹ đạo pha sẽ có xu h-ớng ngày càng tiến dần về điểm 
gốc toạ độ, cho tới khi xảy ra tr-ờng hợp Parabol (5.2) tiếp theo đ-ợc nằm 
hoàn toàn về một đ-ờng chuyển đổi thì xuất hiện chế độ zick-zack về gốc toạ 
độ (Hiện t-ợng Bang – Bang). Thực chất hiện t-ợng trơn tr-ợt dọc theo đ-ờng 
chuyển đổi về gốc toạ độ chỉ xảy ra nếu nh- khâu Relay hai vị trí có tần số 
chuyển đổi vô cùng lớn. Trong tr-ờng hợp tần số chuyển đổi của khâu Relay 
bị giới hạn, đ-ờng quỹ đạo pha sẽ không tr-ợt dọc theo đ-ờng chuyển đổi mà 
dao động zick-zack quanh nó về gốc toạ độ. 
 Luận văn tốt nghiệp  87  
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn  
Nếu thay khâu Relay hai vị trí trên bằng khâu khuyếch đại bão hoà thì 
sai lệch e(t) sẽ là  )(te , với  là sai số do khoảng chuyển đổi liên tục 
uMAX-uMAX sinh ra. Nh- vậy đ-ờng chuyển đổi s(e)=0 cũng đ-ợc thay bằng 
miền chuyển đổi  )(ts là một số thực d-ơng thoả mãn: 
  = e (5.3) 
Mặt khác ta biết 
)'sgn('')',(
'
0 eeKyyyf
e
u 

 với K > 0 (5.4) 
Tín hiệu điều khiển u với điều kiện tr-ợt có dải băng  sẽ đ-ợc chọn nh- sau: 

es
hKyyyf
e
u .''',
'
0 (5.5) 
Trong đó: 
 + K là một hằng số d-ơng 
 + 

es
sng
es
h khi 
1 

es
 và 

es
 khi 
1 

es
 Nh- vậy khi 
1 

es
 tức là quỹ đạo còn nằm ngoài dải băng  thì 
 ssng
es
sng 

 nên (5.4) trở thành (5.5). 
 Nếu đối t-ợng là khâu tích phân kép, mô hình 
2
1
p
pG và tín hiệu chủ 
đạo y0= 0 thì 

es
hK
e
u .
'
V.3. các b-ớc thực hiện thiết kế bộ điều khiển mờ 
1. Xác định số l-ợng biến đầu vào: 
 + Hai đầu vào: Sai lệch e và e’. 
 Luận văn tốt nghiệp  88  
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn  
 + Ba đầu vào: e, e’, và e + e’. 
1. Chọn kiểu hàm liên thuộc đầu vào và miền giá trị vật lý t-ơng ứng: 
+ Kiểu tam giác, hình chuông,... 
+ Tính toán khảo sát và thử nghiệm thực tế để chọn miền vật lý. 
2. Chọn kiểu hàm liên thuộc đầu ra và miền giá trị vật lý t-ơng ứng. 
3. Xây dựng luật hợp thành. 
+ Max – Min hoặc Max – Prod hoặc theo một số luật khác. 
4. Giải mờ: 
+ Ph-ơng pháp cực đại. 
+ Nguyên lý trung bình. 
+ Ph-ơng pháp điểm trọng tâm. 
V.4. Thiết kế bộ điều khiển mờ tr-ợt cho động cơ 
 Bộ điều khiển mờ tr-ợt FSMC (Fuzzy Sliding Mode Controller) hay bộ 
điều khiển mờ 2 vị trí ở chế độ tr-ợt, là bộ điều khiển cho đặc tính động học 
tốt không quá nhạy đối với các biến đổi của đối t-ợng và đối với thiết kế mô 
hình đối t-ợng không chính xác. 
 Với khoảng chuyển đổi liên tục, tín hiệu điều khiển u đ-ợc xác định 
theo (2.27) hoặc nếu đối t-ợng có 0),( yyf  nh- khâu tích phân kép và tích 
phân chủ đạo 
0
y là hằng số thì theo (2.28). Bộ điều khiển đ-ợc xây dựng từ 
công thức (2.28) đ-ợc gọi là bộ điều khiển mờ tr-ợt. Thiết bị hợp thành của bộ 
điều khiển này có hai biến ngôn ngữ đầu vào là 1 chỉ giá trị e và 2 chỉ giá trị 
e . Biến ngôn ngữ đầu ra của nó có kí hiệu là  có cơ sở (miền giá trị vật lý) 
cùng với tín hiệu điều khiển u. 
 Luận văn tốt nghiệp  89  
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn  
Thuật toán tổng hợp bộ điều khiển mờ tr-ợt bao gồm các b-ớc: 
B-ớc 1: 
 Chọn số đầu vào bằng 3, bao gồm X1 = e’, X2 = e, X3 = e+ e’ 
 Để chọn số hàm liên thuộc và kiểu hàm liên thuộc đầu vào ta làm nh- sau: 
Chia hai nửa mặt phẳng trên và d-ới đ-ờng chuyển đổi thành các miền 
liên thông (có thể chồng nhau) và định nghĩa các giá trị mờ cho trên các miền 
đó. Vậy hai đầu vào X1, X2 có 4 hàm liên thuộc kiểu trapmf 
ns Pb nb Ps 
R3 R4 
R34 
R1 R2 
R12 
Pb 
Ps 
ns 
nb 
e 
e 
Đ-ờng chuyển đổi 
0 ee  
Hình 5- 5: Phối hợp các tập mờ cho biến vào / ra 
 bộ điều khiển mờ tr-ợt 
d
dt
e
+

u



Thiết 
bị hợp 
thành 
Giải 
mờ 
Hình 5.3: Bộ điều khiển mờ tr-ợt có 3 đầu vào 
 Luận văn tốt nghiệp  90  
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn  
Với các giá trị là 
+ NB : âm nhiều 
+ NS : âm ít 
+ PS : D-ơng ít 
+ PB : D-ơng nhiều 
Một đầu vào X3 có hai hàm liên thuộc kiểu trapmf 
+ AM 
+ Duong 
Miền giá trị vật lý đầu vào chọn từ -100 đến 100. 
B-ớc 2: Xây dựng luật hợp thành 
1. Xây dựng các luật hợp thành gồm các luật điều khiển Rk. Những luật 
điều khiển này đ-ợc chia thành hai nhóm: 
- Nhóm 1: Gồm các luật ứng với nửa mặt phẳng phía trên đ-ờng 
chuyển mức )0( ee  : 
R1: nếu (1 = ps hoặc 1 = pb) 
 Và 2 = pb 
 Thì  = pb 
R2: nếu (1 = ns hoặc 1 = nb) 
 Và (1 = ps và (2 = ps hoặc 2 = ns) 
PB 
0 20 40 60 80 100 
100 
 -20 -40 -60 - 80 -100 
Membership function plots 
NB NS PS 
e 
0 
0.5 
1 
 Luận văn tốt nghiệp  91  
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn  
 Thì  = ps 
- Nhóm 2: Gồm các luật ứng với nửa mặt phẳng phía d-ới đ-ờng 
chuyển mức )0( ee  : 
R1: nếu (1 = Ns hoặc 1 = Nb) 
 Và 2 = Nb 
 Thì  = Nb 
R2: nếu (1 = Ps hoặc 1 = Pb) 
 Và (1 = Ns và (2 = Ns hoặc 2 = Ps) 
 Thì  = Ns 
Bảng luật hợp thành cho bộ điều khiển mờ tr-ợt 
B-ớc 3: Ph-ơng pháp giải mờ Dùng ph-ơng pháp điểm trọng tâm 
B-ớc 4: Thiết kế và mô phỏng bằng Matlab 
1 
)0( ee  )0( ee  
NB NS PS PB NB NS PS PB 
2 
PB PS PS PB PB NS NS 
PS PS PS PS PB NS NS NS 
NS PS PS PS NB NS NS NS 
NB PS PS NB NB NS NS 
 Luận văn tốt nghiệp  92  
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn  
Ch-ơng VI 
Mô phỏng và nhận xét kết quả 
Mô hình hệ thống điều khiển mờ tr-ợt 
Tổng quan 
 Luận văn tốt nghiệp  93  
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn  
Chọn hàm liên thuộc đầu vào sai lệch e 
Chọn hàm liên thuộc đầu vào sai lệch e’ 
 Luận văn tốt nghiệp  94  
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn  
Chọn hàm liên thuộc S = e +e’ 
Hàm liên thuộc đầu ra 
 Luận văn tốt nghiệp  95  
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn  
Bộ luật mờ 
Luật hợp thành dạng hình học 
 Luận văn tốt nghiệp  96  
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn  
Bề mặt của luật hợp thành 
Đầu vào và ra 
Khi  = 0.3 
 Luận văn tốt nghiệp  97  
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn  
Khi  = 0.4 
 Luận văn tốt nghiệp  98  
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn  
Mô hình hệ thống điều khiển mờ tr-ợt khi thay đổi đối t-ợng 
Luật hợp thành dạng hình học 
 Luận văn tốt nghiệp  99  
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn  
Đầu vào và ra 
Khi  = 0.2 
Khi  = 0.4 
 Luận văn tốt nghiệp  100  
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn  
Kết luận ch-ơng VI 
Xây dựng thuật toán cho SMFC với ba biến đầu vào. Tr-ớc hết, tác giả 
đã thiết kế bộ chặn cho các tín hiệu 1, 2 để đảm bảo 1 và 2 luôn nằm trong 
tập mờ. Sau đó, ngoài hai biến cũ là 1, 2 còn có thêm biến mới là 3 để xác 
định điều kiện cho tổng )( ee  âm hay d-ơng rồi sau đó đ-a cả ba biến vào 
một bộ điều khiển mờ để xử lý theo nguyên lý tr-ợt. 
Nhận xét rằng với  nhỏ, ta thấy hệ điều khiển nhanh đạt đến giá trị 
Setpoint (tác động nhanh) nh-ng có sai số lớn. Còn với  lớn, hệ điều khiển 
chậm đạt đến Setpoint hơn, nh-ng bù lại nhận đ-ợc sai số nhỏ hơn. 
Nh- vậy, h-ớng mở rộng đề tài hơn nữa ta có thể khống chế theo sai 
lệch để điều chỉnh . Với  ngoài một biến nhớ, ta có thể chỉnh mặt phẳng 
tr-ợt sao cho quỹ đạo tr-ợt nhanh về 0 nhất. Tức là quỹ đạo pha còn ở xa gốc, 
ta sử dụng giá trị  nhỏ để nhanh đạt đến Setpoint, đến khi sai lệch đạt đến giá 
trị đặt tr-ớc trong ch-ơng trình, lúc này ta mới thay đổi giá trị  phù hợp để 
quỹ đạo tr-ợt nhanh và êm về 0 (đạt đ-ợc sai số mong muốn). Nh- vậy ta sẽ 
thu đ-ợc hệ điều khiển tác động nhanh, có chất l-ợng điều khiển tốt hơn. 
Tóm lại, bộ điều khiển mờ tr-ợt FSMC (Fuzzy Sliding Mode Controller) 
đ-ợc coi nh- bộ điều khiển có đặc tính tổng thể tốt nhất, nếu nh- xét cả đến 
sự tồn tại sai lệch tĩnh của hệ thống và đ-ợc áp dụng chủ yếu cho các đối 
t-ợng tác động nhanh. Khi sử dụng ch-ơng trình khống chế theo sai lệch để 
chỉnh , ta sẽ đ-ợc một hệ tác động nhanh. Thêm vào đó là sự đơn giản trong 
thiết kế bộ điều khiển này làm cho kết quả nhận đ-ợc ứng dụng nhận đ-ợc khi 
sử dụng nó để điều khiển hệ thống thật đáng kinh ngạc. Bộ điều khiển này 
phản ứng nhanh và mềm dẻo, có thời gian quá độ ngắn, sai số nhỏ, ổn định 
cao, bền vững với tác động của nhiễu. 
 Luận văn tốt nghiệp  101  
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn  
Tài liệu tham khảo 
[1] Phan Xuân Minh, Nguyễn Doãn Ph-ớc. 
Lý thuyết điều khiển mờ. NXB KHKT 2002 
[2] Phan Xuân Minh, Nguyễn Doãn Ph-ớc. 
Lý thuyết điều khiển phi tuyến. NXB KHKT 2003 
[3] Nguyễn Nh- Hiển, Lại Khắc Lãi. 
Hệ mờ và mạng nơron trong kỹ thuật điều khiển. NXB KHKT 2007 
[4] Phạm Công Ngô. 
Lý thuyết điều khiểnợt động. NXB KHKT 1998 
[5] Michio Sugeno 
Fuzzy Systems Modelling and Control. Tokyo institute techcholoy, 1997 
[6] Lê Văn Doanh, Nguyễn Thế Công, Nguyễn Trung Sơn, Cao Văn Thành 
Điều khiển số máy điện.