Thiết kế xe trộn bê tông - Chương 17
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (951.12 KB, 10 trang )
chương 17:
BIẾN NGÔN NGỮ VÀ GIÁ TRỊ CỦA
NÓ
Hãy xét một ví dụ ta hãy xem phản ứng của người cha trong
một gia đình, khi ông lái xe cùng gia đình đi nghỉ. Trong đó,
người cha được xem như thiết bò điều khiển và chiếc xe là đối
tượng điều khiển. Biết rằng người cha hay thiết bò điều khiển có
nhiệm vụ trọng tâm là điều khiển chiếc xe đưa gia đình tới đích.
Song để hiểu rõ hơn phương thức thực hiện nhiệm vụ đó của
người cha, cũng nên cần xem xét ông ta phải xử lý những thông
tin gì và xử lý chúng như thế nào.
Đại lượng thứ nhất là con đường trước mặt. Người cha có
nhiệm vụ điều khiển chiếc xe đi đúng phần đường quy đònh, tức
là giữ cho xe luôn nằm ở phần đường bên phải kể từ vạch phân
cách, trừ những trường hợp phải vượt xe khác. Để làm được
công việc đó, thậm chí người cha cũng không cần phải biết một
cách chính xác rằng xe ông hiện thời cách vạch phân cách bao
nhiêu centimeter, chỉ cần nhìn vào con đường trước mặt ông ta
cũng có thể suy ra được rằng xe hiện đang cách vạch phân cách
nhiều hay ít và từ đó đưa ra quyết đònh phải đánh tay lái sang
phải mạnh hay nhẹ.
Đại lượng điều khiển thứ hai là tốc độ xe. Với nguyên tắc, để
các thành viên gia đình trên xe cảm thấy chuyến đi được thoải
mái và cũng để tiết kiệm xăng người cha có nhiệm vụ giữ
nguyên tốc độ xe, tránh không phanh hay tăng tốc khi không
cần thiết. Giá trò về tốc độ của xe mà người cha phải giữ cũng
phụ thuộc nhiều vào môi trường xung quanh như thời tiết, cảnh
quan, mật độ xe trên đường…và cũng còn phụ thuộc thêm là ông
ta có quen con đường đó hay không? Tuy nhiên quy luật điều
khiển này cũng không phải là cố đònh. Giả sử trước mặt có một
xe khác đi chậm hơn, vậy thì thay cho nhiệm vụ giữ nguyên tốc
độ, người cha phải tạm thời thực hiện một nhiệm vụ khác là
giảm tốc độ xe và tự điều khiển xe theo một tốc độ mới, phù
hợp với sự phản ứng của xe trước cho tới khi ông ta vượt được xe
đó.
Ngoài những đại lượng điều khiển trên mà người cha phải đưa
ra, ông ta còn có nhiệm vụ theo dõi tình trạng xe như phải tìm
hiểu xem nước làm mát máy có nóng quá không? áp suất dầu
thấp hay cao …để từ đó có thể phân, nhận đònh kòp thời các lỗi
của xe.
Người cha trong quá trình lái xe đã thực hiện tuyệt vời chức
năng của một bộ điều khiển, từ thu thập thông tin, thực hiện
thuật toán điều khiển (trong đầu) cho đến đưa ra tín hiệu điều
khiển kòp thời mà không cần phải biết một cách chính xác về vò
trí, tốc độ, tình trạng của xe. Hoàn toàn ngược lại với khái niệm
điều khiển chính xác, người cha cũng chỉ cần đưa ra những đại
lượng điều khiển theo nguyên tắc xử lý “mờ” như:
- Nếu xe hướng nhẹ ra vạch phân cách thì đánh tay lái nhẹ
sang phải.
- Nếu xe hướng đột ngột ra ngoài vạch phân cách thì đánh
mạnh tay lái sang phải.
- Nếu đường có độ dốc lớn thì về số.
- Nếu đường thẳng và khô, tầm nhìn không bò hạn chế và tốc
độ chỉ hơi cao hơn bình thường một chút thì không cần giảm tốc
độ.
Trong ví dụ trên đại lượng tốc độ có những giá trò được nhắc
đến dưới dạng ngôn ngữ như:
- Rất chậm.
- Chậm.
- Trung bình.
- Nhanh.
- Rất nhanh.
Mỗi giá trò ngôn ngữ đó của biến tốc độ được xác đònh bằng
một tập mờ đònh nghóa trên tập nền là tập các số thực dương chỉ
giá trò vật lý x (đơn vò là km/h) của biến tốc độ v như 40km/h,
50km/h… (hình 7.3).
Hàm thuộc tương ứng của chúng được ký hiệu bằng
rất
chậm
(x),
chậm
(x),
trung bình
(x),
nhanh
(x) và
rất nhanh
(x).
Như vậy, biến tốc độ v có hai miền giá trò khác nhau:
1
Tốc độ v
x)
100
50
72.5km/h
40km/h
0.67
0.5
0.33
rất
chậm
chậm
trung
bình
nhanh
rất
nhanh
Hình 7.3 Mô tả các giá trò ngôn ngữ bằng tập mờ
- Miền các giá trò ngôn ngữ
N=
rất chậm, chậm, trung bình, nhanh, rất nhanh,
- Miền các giá trò vật lý (miền các giá trò rõ)
V=
xRx0,
Và mỗi giá trò ngôn ngữ (mỗi phần tử của N) lại được mô tả
bằng một tập mờ có tập nền là miền các giá trò vật lý V.
Biến tốc độ v, xác đònh trên miền các giá trò ngôn ngữ N,
được gọi là biến ngôn ngữ. Do tập nền các tập mờ mô tả giá trò
ngôn ngữ của biến ngôn ngữ tốc độ lại chính là tập V các giá trò
vật lý của biến nên từ một giá trò vật lý xV có được một vector
gồm các độ phụ thuộc của x như sau:
x
x
x
x
x
x
ratnhanh
nhanh
trungbinh
cham
ratcham
(7-5)
nh xạ (7-5) có tên gọi là quá trình Fuzzy hoá (hay mờ hoá)
của giá trò rõ x. Ví dụ, kết quả Fuzzy hoá giá trò vật lý x=40km/h
(giá trò rõ) của biến tốc độ sẽ là:
0
0
33.0
67.0
0
/40 hkm
(hình 7.3)
hoặc của x=72.5km/h là
0
5.0
5.0
0
0
/5.72 hkm
7.2 LUẬT HP THÀNH MỜ
7.4.1 Mệnh đề hợp thành
Trên đây, biến ngôn ngữ (ví dụ biến v chỉ tốc độ xe) được xác
đònh thông qua tập các giá trò mờ của nó. Cùng là một đại lượng
vật lý chỉ tốc độ nhưng biến v có hai dạng thể hiện
- Là biến vật lý với các giá trò rõ như v=40km/h hay
v=72.5km/h,… (miền xác đònh là tập kinh điển).
- Là biến ngôn ngữ với các giá trò mờ như rất chậm, chậm,
trung bình… (miền xác đònh là tập các tập mờ).
Để phân biệt chúng, sau đây ký hiệu la mã sẽ được dùng để
chỉ biến ngôn ngữ thay vì ký hiệu thường. Chẳng hạn biến ngôn
ngữ
sẽ có nhiều giá trò ngôn ngữ khác nhau là các tập mờ với
hàm thuộc
A1
(x),
A2
(x),
A3
(x),…
Cho hai biến ngôn ngữ
và . Nếu biến nhận giá trò (mờ) A
với hàm thuộc
A
(x) và nhận giá trò(mờ)B có hàm thuộc
B
(y)
thì biểu thức
=A
(7-6a)
được gọi là mệnh đề điều kiện và
=B
(7-6b)
là mệnh đề kết luận.
Ký hiệu mệnh đề (7-6a) là p và (7-6b) là q thì mệnh đề hợp
thành p
q (từ p suy ra q) hoàn toàn tương ứng với luật điều
khiển (mệnh đề hợp thành một điều kiện)
NẾU
=A THÌ =B
(7-6c)
Mệnh đề hợp thành trên là một ví dụ đơn giản về bộ điều
khiển mờ. Nó cho phép từ một giá trò đầu vào x
0
hay cụ thể hơn
là từ độ phụ thuộc
A
(x
0
) đối với tập mờ A của giá trò đầu vào x
0
xác đònh được hệ số thoả mãn mệnh đề kết luận q của giá trò
đầu ra y. Hệ số thỏa mãn mệnh đề kết luận này được gọi là giá
trò của mệnh đề hợp thành khi đầu vào bằng A và giá trò của
mệnh đề hợp thành (7-6c) A
B là một giá trò mờ. Biểu diễn giá
