›
›

Bài kiểm tra 1 môn Điều khiển thông minh - Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh

Download
Đại học Bách Khoa TP.HCM  
Khoa Điện – Điện Tử  
Bộ môn ĐKTĐ  
BÀI KIỂM TRA 1  
Môn: ĐIỀU KHIỂN THÔNG MINH  
Thời gian làm bài: 60 phút  
---o0o---  
Bài 1: Cho hệ mờ gồm 2 qui tắc:  
1. Nếu x1 là THẤP và x2 là THẤP thì y là CAO  
2. Nếu x1 là CAO và x2 là CAO thì y là THẤP  
Trong đó các giá trị ngôn ngữ của các biến được định nghĩa dưới đây:  
(x1 )  
(x2 )  
(y)  
HI  
HI  
LO  
LO  
LO  
8
HI  
1
1
x2  
2
4
x
1  
0
4
y
18 24  
14  
8
10 20 30 40 50  
12  
Các từ viết tắt: LO - THẤP, HI - CAO,  
Cho tín hiệu vào là  
x1 5, x2 25  
2.1 Hãy vẽ kết quả suy luận mờ dùng phương pháp suy diễn MAX_MIN.  
2.2 Hãy tính giá trị rõ suy luận được nếu:  
- sử dụng phương pháp giải mờ trung bình có trọng số.  
- sử dụng phương pháp giải mờ trọng tâm  
Bài 2: Cho mạng thần kinh 2 lớp dưới đây:  
b1  
w11  
x1  
x2  
v1  
v2  
w21  
w12  
y
w22  
b2  
Hàm kích hoạt ở lớp ẩn là hàm tansig; hàm kích hoạt ở lớp ra là hàm tuyến tính. Tính giá trị ngõ ra  
của mạng, biết rằng: w11=0.5; w21= 1; w12=1; w22= 0.4; v1= 0.8; v2= 0.6; b1= 0.1; b2= 0.3, = 0.2;  
x1=1, x2= 0.5;  
Bài 3: Cho hệ thống nâng bi trong từ trường như hình vẽ. Tín  
hiệu vào là điện áp u(t) cấp cho cuộn dây, tín hiệu ra là vị trí y(t)  
của viên bi trong từ trường. Cho biết điện áp cấp cho cuộn dây  
nằm trong miền 0 u(t) 24V . Hãy thiết kế bộ điều khiển mờ  
(gồm tối thiểu 25 luật) điều khiển vị trí viên bi cân bằng tại vị trí  
(m) với sai số xác lập bằng 0. Vẽ sơ đồ khối hệ thống  
yd 0.2  
điều khiển gồm đầy đủ các khối tiền xử lý, hậu xử lý và khối  
bão hòa. Vẽ hình minh họa và giải thích lý do đưa ra 5 qui tắc  
điều khiển bất kỳ. Cho biết khi áp dụng bộ điều khiển vào thực  
nghiệm cần chỉnh định những thông số nào?  
Bài 4: Hãy trình bày chi tiết cách sử dụng giải thuật di truyền để chỉnh định tự động bộ điều khiển mờ  
đã thiết kế ở bài 3.  
Hết  
ĐÁP ÁN  
Bài 1:  
1.1  
Nếu  
và  
thì  
HI  
(x1 )  
(x2 )  
(y)  
LO  
LO  
1
1
0.75  
0.75  
x2  
2
4
x1  
0
4
8
y
18 24  
14  
8
10 20 30 40 50  
12  
(x1 )  
(x2 )  
(y)  
HI  
HI  
LO  
1
1
0.5  
0.25  
x2  
2
4
x1  
0
4
4
8
y
y
18 24  
10 20 30 40 50  
14  
14  
8
12  
(y)  
1
0.75  
0.25  
0
8
18 24  
1.2. Giải mờ dùng phương pháp trung bình có trọng số:  
9 0.25 16 0.75  
y*   
14.25  
0.25 0.75  
Giải mờ dùng phương pháp trọng tâm:  
Trước tiên ta viết biểu thức hàm liên thuộc của tập mờ ở ngõ ra:  
0
y 4  
4
0.25  
y 8  
6
( y 4 or y 24)  
(4 y 5)  
(5 y 9.5)  
( y)   
(9.5 y 12.5)  
0.75 (12.5 y 19.5)  
24 y  
(19.5 y 24)  
6
Công thức giải mờ trọng tâm:  
24  
y( y)dy  
y*   
4
24  
( y)dy  
4
5
9.5  
12.5  
19.5  
24  
y 4  
4
y 8  
6
24 y  
y
0.25ydy   
y
dy 0.75ydy   
y
dy  
dy   
6
4
5
9.5  
12.5  
19.5  
5
9.5  
12.5  
24  
24  
y 4  
4
y 8  
6
24 y  
4   
0.25dy   
dy 0.75dy   
dy  
dy   
6
9.5   
19.5   
5
19.5  
5  
9.5  
12.5  
19.5  
24  
y
y2  
2
2
y2  
y
2y2  
y2  
y3  
3
3
  0.25  
   
0.75  
2 y2   
12  
2
18  
3
2
18  
4  
5  
9.5  
12.5  
19.5  
5  
12.5  
24  
y
y
4 y  
y2  
2
9.5  
19.5  
y   
0.25y  
   
0.75y  
4 y   
5
12.5  
8
12  
3
12  
4  
9.5  
19.5  
0.583 8.156 16.875 84 37.437  
0.125 1.125 1.5 5.25 1.688  
15.179  
Bài 2:  
w11=0.5; w21= 1; w12=1; w22= 0.4; v1= 0.8; v2= 0.6; b1= 0.1; b2= 0.3, = 0.2; x1=1, x2= 0.5;  
b1  
w11  
x1  
x2  
v1  
v2  
w21  
w12  
y
w22  
b2  
Học viên có thể làm 2 cách (tùy theo các hiểu bias)  
Cách 1:  
Neuron 1:  
Net1 w11x1 w21x2 b 0.51(1) (0.5) 0.1 0.9  
1
2
2
z1   
1   
1 0.42  
1exp(Net1)  
1exp(0.9)  
Neuron 2:  
Net2 w12 x1 w22 x2 b2 11(0.4) (0.5) 0.3 0.5  
2
2
z2   
1   
1 0.24  
1exp(Net2 )  
1exp(0.5)  
Neuron 3:  
Net3 v1z1 v2z2 (0.8) 0.42 (0.6) (0.24) 0.2 0.008  
y Net3 0.008  
Cách 2:  
Neuron 1:  
Net1 w11x1 w21x2 b 0.51(1)(0.5) 0.1 1.1  
1
2
2
z1   
1   
1 0.50  
1exp(Net1)  
1exp(1.1)  
Neuron 2:  
Net2 w12 x1 w22 x2 b2 11(0.4)(0.5) 0.3 1.1  
2
2
z2   
1   
1 0.50  
1exp(Net2 )  
1exp(1.1)  
Neuron 3:  
Net3 v1z1 v2z2 (0.8)0.50 (0.6)(0.50) 0.2 0.1  
y Net3 0.1  
Bài 3 (3 điểm): Sử dụng bộ điều khiển PI mờ  
- Sơ đồ khối:  
yd(t)  
E
E
y(t)  
U
K1  
K2  
DU  
Hệ nâng bi  
trong từ trường  
KU  
d
dt  
DE  
DE  
PI mờ  
ZE  
NB  
PB  
NS  
PS  
c2  
1
c1 0 c1  
c2  
1  
NB  
E
PB  
ZE  
NS  
PS  
c4  
1
c3 0 c3  
c4  
1  
DE  
DU  
PB  
ZE PS  
PM  
NB  
NS  
NM  
0
1
c5 c6  
1 c6 c5  
- Các biến vào bộ điều khiển mờ: E và DE,  
- Biến ra bộ điều khiển mờ: DU  
- Tầm giá trị sai số: 0.2<E<0.2  
- Hệ số chuẩn hóa: K1 = 1/0.2=5, K2: chỉnh định thực nghiệm  
Ku = 24 (khâu tích phân bảo hòa trong miền [0,1]  
- Giả sử chọn 5 giá trị ngôn ngữ có biến E, 3 giá trị ngôn ngữ cho biết DE và 7 giá trị ngôn  
ngữ cho biến DU. Các tham số c1, c2,..., c6 được chỉnh định thực nghiệm.  
- Qui ước chiều dương của y là chiều từ trên xuống, ta có các qui tắc điều khiển mờ:  
E
DU  
NB  
PB  
PB  
PM  
PS  
NS  
PB  
PM  
PS  
ZE  
NS  
ZE  
PM  
PS  
ZE  
NS  
NM  
PS  
PS  
PB  
ZE  
NB  
NE  
ZE  
PO  
PB  
ZE  
NS  
NM  
NB  
NS  
NM  
NB  
NB  
DE  
ZE  
- Giải thích 3 qui tắc (bất kỳ):  
E là ZE  
DE là ZE  
yd  
y
DU là ZE  
+
Sai số là ZE (viên bi ở đúng vị trí đặt), biến thiên sai số là ZE (viên bi đang đứng yên), do đó duy trì  
trạng thái này cần giữ nguyên lực hút của nam châm giữ nguyên điện áp điều khiển  
biến thiên tín hiệu điều khiển là ZE  
E là PO  
DE là ZE  
yd  
y
DU là NS  
+
Sai số là PO (viên bi ở gần nam châm hơn so với vị trí đặt), biến thiên sai số là ZE (viên bi đang đứng  
yên), do đó để giảm sai số phải giảm nhẹ lực hút từ của nam châm giảm nhẹ điện áp điều khiển  
biến thiên tín hiệu điều khiển là NS  
E là PO  
DE là NE  
yd  
y
DU là ZE  
+
Sai số là PO (viên bi ở gần nam châm hơn so với vị trí đặt), biến thiên sai số là NE (sai số  
giảm, nghĩa là sai số hướng về 0), do đó trong trường hợp này giữ nguyên tín hiệu điều  
khiển, chờ viên bi về vị trí đặt biến thiên tín hiệu điều khiển là ZE  
E là PO  
DE là PO  
yd  
y
DU là NM  
+
Sai số là PO (viên bi ở gần nam châm hơn so với vị trí đặt), biến thiên sai số là PO (sai số  
tăng, nghĩa là viên bi càng bị hút về hướng nam châm), do đó trong trường hợp này điều  
khiển viên bi về vị trí đặt cần giảm khá mạnh điện áp điều khiển biến thiên tín hiệu  
điều khiển là NM  
E là ZE  
DE là NE  
yd  
y
DU là ZE  
+
Sai số là ZE (viên bi ở vị trí đặt), biến thiên sai số là NE (sai số giảm, nghĩa là viên bi ngày  
càng di chuyển xa nam châm), do đó trong trường hợp này phải tăng lực hút của nam châm  
tín hiệu điều khiển biến thiên tín hiệu điều khiển là PS  
* Khi dụng thực nghiệm vào một hệ nâng bi trong từ trường cụ thể, cần phải chỉnh định các hệ  
số K2, Ku, c1, c2,..., c6 cho phù hợp.  
Bài 4: Tương tự như bài tập đã hướng dẫn trên lớp. Chú ý trình bày cụ thể:  
- Thông số được chỉnh định?  
- Tầm giá trị thông số? Số chữ số có nghĩa? Dấu chấm thập phân? (kèm theo lý do)  
- Điều kiện ràng buộc của thông số?  
- Hàm thích nghi?  
- Các phép toán di truyền? Có phải sửa đổi bổ sung phép toán nào không?  
- Các tùy chọn của giải thuật di truyền?  
...  
pdf 6 trang myanh 24260 Free
Download
Bạn đang xem tài liệu "Bài kiểm tra 1 môn Điều khiển thông minh - Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfbai_kiem_tra_1_mon_dieu_khien_thong_minh_dai_hoc_bach_khoa_t.pdf