NHIỆT LIỆT CHÀO MỪNG
QUÝ THẦY CÔ VÀ CÁC BẠN ĐẾN
VỚI THUYẾT TRÌNH BÁO CÁO
Học phần:

ĐIỀU KHIỂN MỜ

Nhóm số 5:
1. Nguyễn Hữu Mạnh
2. Nguyễn Tiến Toàn


?


ĐIỀU KHIỂN MỜ
• Tổng quan về logic mờ và điều khiển mờ.
• Logic mờ và các phép toán về mờ.
• Biến ngôn ngữ.
• Hệ suy dẫn mờ.
• ...


1. Tổng quan về logic mờ và điều khiển mờ.

Năm 1965
Lý thuyết
tập mờ


1. Tổng quan về logic mờ và điều khiển mờ.

Lịch sử ra đời của Logic Mờ.
Năm 1965, tại trường Đại học Berkeley , Bang Califonia – Mỹ . L.A. Zadeh là
người sáng lập ra lý thuyết tập mờ.
Năm 1970 tại trường Marry Queen , London – Anh , Ebrahim Mandani đã
dung logic Mờ để điều khiển một máy hơi nước mà ông không thể điều khiển
được bằng kỹ thuật cổ điển.
Lý thuyết mờ ra đời ở Mỹ , ứng dụng đầu tiên ở Anh nhưng phát triền mạnh
mẽ nhất ở Nhật Bản. Trong lĩnh vực Tự động hóa logic mờ ngày càng được
ứng dụng rộng rãi . Nó thực sự hữu dụng với các đối tượng phức tạp mà ta
chưa biết rõ hàm truyền, logic mờ có thể giải quyết những vấn đề mà điều
khiển kinh điển không làm được.


2. Logic mờ và các phép toán về mờ.
• 2.1 Khái niệm cơ bản về tập mờ.
Trong lôgic mờ, hàm liên thuộc của tập mờ không
chỉ nhận 2 giá trị là 0 và 1(Hình 2.1) như tập hợp
kinh điển mà là toàn bộ các giá trị từ 0 đến 1 tức là 0
≤ µB (x)≤ 1. Hình 2.2 là 2 hàm liên thuộc của 2 tập
mờ B (Hình 2.2a,) và tập mờ C (Hình 2.2b,). Như
vậy ở lôgic mờ không có sự suy luận thuận ngược
như với tập hợp kinh điển. Vì vậy, trong định nghĩa
tập mờ phải nêu thêm về hàm liên thuộc này do vai
trò của nó là làm rõ ra chính tập mờ đó.

Hình 2.1: Hàm liên tục
thuộc tập kinh điển.

Hình 2.2: Hàm liên tục
thuộc của tập mờ.



2. Logic mờ và các phép toán về mờ.
• Định nghĩa tập mờ

• Tập mờ F xác định trên tập kinh điển M là một tập mà mỗi phần tử của nó là một cặp
các giá trị (x, μf (x)), trong đó x∈M và μf là ánh xạ μ : M → [ 0, 1 ]. Tập kinh điển M được
gọi là cơ sở của tập mờ F.
• Các hàm liên thuộc µf (x) có dạng trơn như Hình 1.2a gọi là hàm liên thuộc kiểu S. Đối
với các hàm liên thuộc kiểu S, do các công thức biểu diễn µf (x) có độ phức tạp lớn, nên
thời gian tính độ phụ thuộc cho một phần tử lâu. Vì vậy, trong kỹ thuật thông thường
các hàm liên thuộc kiểu S được thay bằng các đoạn thẳng (tuyến tính từng đoạn).
• Tập mờ F bao gồm các số thực lớn hơn 3 và nhỏ hơn 9 có hàm liên thuộc gần đúng là
hình thang như Hình 1.3 .Từ hàm liên thuộc ta xác định được độ phụ thuộc (liên thuộc)
của các số trong tập này:

Hình 1.3: Hàm liên thuộc có
mức chuyển đổi tuyến tính


2. Logic mờ và các phép toán về mờ.
• 2.2 Các phép toán trên tập mờ
• Cho X, Y là hai tập mờ trong không gian nền B, có các hàm thuộc tương ứng µX , µY khi đó:
• Phép hợp hai tập mờ: X ∪Y
• Theo luật Max: µX∪Y (b) = Max { µX (b), µY (b)}
• Theo luật Sum :µX∪Y (b) = Min { 1,µX (b) + µY (b)}
• Tổng trực tiếp : µX∪Y (b) = µX (b) + µY (b) - µX (b). µY (b)
• Phép giao hai tập mờ: X ∩Y
• Theo luật Min : µX∩Y (b) = Min { µX (b), µY (b)}
• Theo luật Lukasiewicz :

• Theo luật Pord :
• Phép bù tập mờ:

µX∪Y (b) = Max { 0, µX (b)+ µY (b) - 1}

µX∪Y (b) = µX (b) . µY (b)
(b) = 1-µX (b)


3. Biến ngôn ngữ
• Biến ngôn ngữ là phần chủ đạo trong các hệ thống dùng logic mờ. Ở đây các thành phần
ngôn ngữ của cùng một ngữ cảnh được kết hợp lại với nhau:
• Xét tốc độ của một chiếc ô tô, ta có thể nói xe đang chạy :
•Rất nhanh
•Nhanh

(VF)

(F)

•Trung bình

(M)

•Chậm (S)
•Rất chậm (VS)
• Những phát biểu như vậy gọi là biến ngôn ngữ của tập mờ. Gọi x là giá trị của biến tốc độ , vd x=50km/h,
x=80km/h….Hàm thuộc tương ứng của các biến ngôn ngữ trên kí hiệu là : µVF (x), µF (x), µM (x), µVF (x), µS
(x), µVS (x).



3. Biến ngôn ngữ
• Như vậy biến tốc độ có 2 miền giá trị :
• Miền các giá trị ngôn ngữ :
• N = { Rất nhanh (VF), Nhanh (F), Trung bình (M), Chậm (S), Rất chậm (VS)}.
• Miền các giá trị vật lý :
• V = { x ∈ B | x ≥ 0}
• Với mỗi x ∈ B ta có hàm thuộc :
• x µX = { µVS (x), µS (x), µM (x), µF (x), µVF (x)}
• Ví dụ: µX (65) = {0 ; 0 ; 0.75 ; 0.25 ;0}


Giao diện mờ hóa
Cơ sở dữ liệu
trong
đó chuyển
đổi Bộ luật bao gồm
4.trong
Hệđósuy
diễn
mờ
Giao
diện
giải
mờ
định
các lớp đầu vào vào một số các luật
trong đó chuyển đổi
nghĩa các hàm
4.1 Kiến trúc cơcác

bảnbiên
củađộ
hệphù
suy hợp
diễn mờ
mờ IF – THEN.
các
giá
trị
kết
quả
mờ
thuộc của các tập
Đơnchức
vị thực
thi
quyết
các
giá
trịbao
ngôn
• Về cơ bản, một hệvới
suy
diễn
mờ
gồm
5
khối
năng:
Bộ

luật, cơ sở dữ liệu,
của
hệ
suy
diện
ra
các
mờ được sử
trong
thực
đơn vị thực thi quyết định,ngữ.
giao diện mờ hóa,định
giao diện
giảiđó
mờ
.
lớp
đầu
ra.
dụng trong các
hiện các hoạt động
luật mờ.
suy diễn trong các
luật.


4. Hệ suy diễn mờ
• 4.2 Các bước suy diễn mờ
• Trong một hệ suy diễn việc thực hiện các thành phần trên thể hiện qua các buớc sau:
• Mờ hoá các biến vào: Vì nhiều luật cho dưới dạng dùng các biến ngôn ngữ với các từ thông thường. Như vậy với những giá trị (rõ) quan

sát được, đo được cụ thể, để có thể tham gia vào quá trình suy diễn thì cần thiết phải mờ hoá. Có thể định nghĩa, mờ hoá là một ánh xạ từ
không gian các giá trị quan sát được (rõ) vào không gian của các từ (tập mờ) trên không gian nền của các biến ngôn ngữ.
• Áp dụng các toán tử mờ (AND hoặc OR) cho các giả thiết của từng luật (tương ứng với các toán tử là việc sử dụng các phép toán t - chuẩn,
t - đối chuẩn). Áp dụng phép kép theo để tính toán giá trị các giá trị từ giả thiết đến kết luận của từng luật.
• Áp dụng toán tử gộp để kết hợp các kết quả trong từng luật thành một kết quả duy nhất cho cả hệ.
• Ba quá trình này được thực hiện trong môtơ suy diễn của cấu trúc suy diễn. Đây là phần cốt lõi nhất của điều khiển dựa vào logic mờ
trong quá trình mô hình hoá các bài toán điều khiển và chọn quyết định của con người trong khuôn khổ vận dụng logic mờ và lập luận xấp
xỉ. Do các hệ thống được xét dưới dạng hệ vào-ra nên luật suy diễn modus ponens suy rộng đóng một vai trò rất quan trọng.


XIN GỬI LỜI CẢM ƠN CHÂN THÀNH NHẤT
ĐẾN QUÝ THẦY CÔ VÀ CÁC BẠN ĐÃ CHÚ Ý
THEO DÕI PHẦN BÁO CÁO CỦA NHÓM 5
RẤT MONG NHẬN ĐƯỢC SỰ ĐÓNG GÓP Ý KIẾN, NHẬN XÉT CỦA THẦY
CÔ VÀ CÁC BẠN ĐỂ CHO BÀI BÁO CÁO CỦA NHÓM 5 HOÀN THIỆN HƠN.

Mọi góp ý xin gửi về:


ĐIỀU KHIỂN MỜ
• Tổng quan về logic mờ và điều khiển mờ.
• Logic mờ và các phép toán về mờ.
• Biến ngôn ngữ.
• Hệ suy dẫn mờ.
• ...
• Giải mờ.
• Mô hình mờ.
• Nguyên lý điều khiển



5. Giải mờ.
• Giải mờ là quá trình xác định giá trị rõ ở đầu ra từ
hàm thuộc µB’ (y ) của tập mờ B’
• Có 2 phương pháp giải mờ:
+ Phương pháp cực đại
+ Phương pháp trọng tâm


5. Giải mờ.
• Phương pháp cực đại
• Xác định miền chứa giá trị y’,
y’ là giá trị mà tại đó µB’(y) đạt
Max
• G = { y∈Y | µB’(y) = H }
• Xác định y’ theo một trong
3 cách sau :
• Nguyên lý trung bình
• Nguyên lý cận trái
• Nguyên lý cận phải

Nguyên lý trung bình: y’ = (y1+ y2) / 2
Nguyên lý cận trái : chọn y’ = y1
Nguyên lý cận phải : chọn y’ = y2


5. Giải mờ.
• Phương pháp điểm trọng tâm
• Công thức để tính được giá trị y’
được cung cấp như sau:


∫ yµ

B'

y' =

( y )dy

S

∫µ

B'

( y )dy

S

• Với S là miền xác định của tập mờ B’
• Tùy theo nhu cầu mà hệ điều khiển nên áp dụng phương pháp giải mờ thích
hợp để tìm được giá trị rõ.


6. Mô hình mờ
• Trong hệ thống FuzzyLogic, có nhiều mô hình phục vụ cho việc xây
dựng hệ Fuzzy Logic.
+ Mô hình tam giác

+ Mô hình hình thang



7. Mô hình mờ
Mô hình tam giác

Đây là mô hình Fuzzy Logic được sử dụng
trong trường hợp mà giá trị của các biến ngôn ngữ
được xác định một cách nhạy cảm và độ mờ
biến thiên nhanh.
Ví dụ như biết “Tốc độ” bao gồm có ba giá trị
ngôn ngữ là “nhanh”, “chậm” và “trung bình”
tuy nhiên với một tốc độ thực tế là 40km/h thì tùy từng hoàn cảnh ta cho là nhanh, tùy từng hoàn cảnh lại
cho là không nhanh. Như với tốc độ trong một cuộc đua xe đạp thì đó là chậm nhưng tốc độc của một
người bình thường đi xe đạp thì lại có thể cho là nhanh, trong những trường hợp khác ta lại coi tốc độ đó ở
mức trung bình. Hơn nữa trong cụ thể một hoàn cảnh nào đó thì lại tùy từng lúc chúng ta coi là nhanh mà
có lúc lại coi là chậm, ví dụ như trong cuộc đua thì lại đối với vận động viên xuất sắc thì đó được coi là tốc
độ chậm nhưng so với mặt bằng chung thì đó có thể coi là trung bình. Như vậy có nghĩa là đối với mô hình
tam giác, tại từng “hoàn cảnh” sẽ lại có một sự đánh giá khác nhau hay nói cách khác thì độ “mờ” biến
thiên nhanh hơn.


7. Mô hình mờ
+Mô hình hình thang
+ Ta xét ví dụ sau: Một hệ thống Logic mờ
đo nhiệt độ và xác định mức độ nóng lạnh
với ba khoảng cold, warm và hot.
+ Theo hình vẽ trên ta có thể thấy khoảng
nhiệt độ lạnh kéo dài hơn với độ dài là đỉnh
hình thang, trong khoảng nhiệt độ này hệ thống
giữ cố định việc coi nhiệt độ độ là lạnh, sự biến
thiên (mờ hóa) chỉ xảy ra ở các cạnh bên (không vuông góc ) của hình thang. Theo

ví dụ trên thì trong khoảng nhiệt độ xung quanh 20 độ, có sự mềm dẻo khi coi thời tiết lúc
đó nằm trong khoảng lạnh hay ấm, tương tự đối với khoảng nhiệt độ xung quanh 60 độ. Ở
khóa luận tốt nghiệp, mô hình hình thang được dùng để xác định tiềm năng lên hay xuống
của giá chứng khoán ngày hôm nay so với xu thế của cả một khoảng thời gian trước đó.


biến đổi các giá trị mờ của
8. Nguyên lý điều
khiển
biến ngôn ngữ đầu vào thành
các giá trị mờ của biến ngôn
ngữ đầu ra dựa trên các luật
hợp thành đã xây dựng.

thực hiện biến đổi các giá trị
rõ đầu vào thành một miền
giá trị mờ với hàm thuộc và
biến ngôn ngữ tương ứng

biến đổi các giá trị mờ của
biến ngôn ngữ đầu ra thành
các giá trị rõ để thực hiện
điều khiển đối tượng.


XIN GỬI LỜI CẢM ƠN CHÂN THÀNH NHẤT
ĐẾN QUÝ THẦY CÔ VÀ CÁC BẠN ĐÃ CHÚ Ý
THEO DÕI PHẦN BÁO CÁO CỦA NHÓM 5
RẤT MONG NHẬN ĐƯỢC SỰ ĐÓNG GÓP Ý KIẾN, NHẬN XÉT CỦA THẦY
CÔ VÀ CÁC BẠN ĐỂ CHO BÀI BÁO CÁO CỦA NHÓM 5 HOÀN THIỆN HƠN.


Mọi góp ý xin gửi về:


NHIỆT LIỆT CHÀO MỪNG
QUÝ THẦY CÔ VÀ CÁC BẠN ĐẾN
VỚI THUYẾT TRÌNH BÁO CÁO
Học phần:

ĐIỀU KHIỂN MỜ

Nhóm số 5:
1. Nguyễn Hữu Mạnh
2. Nguyễn Tiến Toàn


ĐIỀU KHIỂN MỜ
• Tổng quan về logic mờ và điều khiển mờ.

Các bước
xâyphép
dựng
bộvềđiều
•- Logic
mờ và các
toán
mờ. khiển theo phương pháp
kinh
• Biến điển.
ngôn ngữ.

-• Hệ
Thiết
kế
bộ
điều
khiển
mờ.
suy dẫn mờ.
- Hệ mờ lai…
• ...
• Giải mờ.
• Mô hình mờ.
• Nguyên lý điều khiển


1. CÁC BƯỚC XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN THEO
PHƯƠNG PHÁP KINH ĐIỂN.
1
XÂY DỰNG
MÔ HÌNH ĐỐI
TƯỢNG ĐẦY
ĐỦ CHÍNH
XÁC.

7
ĐƯA BỘ ĐIỀU
KHIỂN VÀO
ĐIỀU KHIỂN
ĐỐI TƯỢNG
THỰC


2
ĐƠN GIẢN
HÓA MÔ
HÌNH.

3
TUYẾN TÍNH
HÓA MÔ HÌNH
TẠI ĐIỂM
LÀM VIỆC.

6
KIỂM TRA BỘ
ĐIỀU KHIỂN
VỪA THIẾT
KẾ

4
CHỌN BỘ
ĐIỀU KHIỂN
THÍCH HỢP

5
TÍNH TOÁN
THÔNG SỐ
CỦA BỘ ĐIỀU
KHIỂN