Đề kiểm tra giữa học kỳ II môn Nhập môn điều khiển thông minh - Năm học 2012-2013 - Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh (Có đáp án)
Đại học Bách Khoa TP.HCM
Khoa Điện – Điện Tử
Bộ môn ĐKTĐ
ĐỀ KIỂM TRA GIỮA KỲ 2. Năm học 2012-2013
Môn: NHẬP MÔN ĐIỀU KHIỂN THÔNG MINH
Ngày thi: 24/03/2013. Thời gian làm bài: 45 phút
(Sinh viên được phép sử dụng tài liệu)
---o0o---
Bài 1: Cho các tập mờ dưới đây:
(x)
(x)
~
~
B
A
1
1
x
x
3
5 6
8
1
3
5
~
~
~
~
~
Hãy vẽ hàm liên thuộc của các tập mờ A B , A B dùng toán tử T là MIN, toán tử S là MAX.
~
~
~
Viết cụ thể biểu thức hàm liên thuộc của hai tập mờ A B , A B
Bài 2: 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
x1
0
4
y
18 24
8
10 20 30 40
14
12
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 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 15 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?
Hết
CNBM
ĐÁP ÁN
Bài 1 (2 điểm):
(x)
(x)
~
~
~
~
B
B
A
A
1
1
x
x
3
5 6
8
3
5 6
8
~
~
~
~
Hàm liên thuộc của tập mờ A B
Hàm liên thuộc của tập mờ A B
Biểu thức:
0
(x 1 or x 8)
0.5(x 1) (1 x 3 )
0
(x 3 or x 5)
0.5(5 x) (3 x 4 )
AB
~
~
(x) 0.5(x 3) (3 x 4 )
AB (x)
~
~
0.5(x 3) (4 x 5 )
0.5(5 x) (4 x 5 )
1
(5 x 6 )
0.5(8 x) (6 x 8 )
Bài 2 (4 điểm):
1.1
Nếu
và
LO
thì
(x1 )
(x2 )
(y)
LO
4
HI
1
0.75
1
0.75
x2
2
x
0
4
8
y
18 24
14
8
10 20 30 40 50
(x2 )
12
(x1 )
(y)
HI
HI
LO
1
1
0.5
0.25
x2
2
4
x
0
4
4
8
y
y
18 24
10 20 30 40 50
12
8
12
(y)
1
0.75
0.25
0
8
12
18 24
1.2. Giải mờ dùng phương pháp trung bình có trọng số:
8 0.25 16 0.75
y*
14
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 4 or y 24)
(4 y 5)
(5 y 9.5)
( y) y 8
(9.5 y 12.5)
6
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
dy 0.25ydy
y
y
dy 0.75ydy
y
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
dy 0.25dy
dy 0.75dy
dy
6
9.5
19.5
5
19.5
5
9.5
12.5
19.5
24
3
3
y
y2
2
2
y2
y
2y2
y2
y3
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 3 (4 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
1
NS
PS
c2
c1 0 c1 c12
1
E
NE
ZE
PO
0
c3
1
1
c3
NS
DE
PB
ZE PS
PM
NB
NM
0
1
c4 c5
1 c5 c4
- 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,..., c5 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
PM
PS
NE
PM
PS
ZE
PS
ZE
NS
PO
ZE
PB
NS
NE
ZE
PO
DE
NS
NM
NM
NB
ZE
- Giải thích 5 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 ZE
DE là NE
yd
y
DU là PS
+
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
biến thiên tín hiệu điều khiển là PS
E là NE
DE là NE
yd
y
DU là PM
+
Sai số là NE (viên bi ở dưới 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 (tăng mạnh hơn trường hợp trên) 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,..., c5 cho phù hợp.
5 trang
30040
Free
Bạn đang xem tài liệu "Đề kiểm tra giữa học kỳ II môn Nhập môn điều khiển thông minh - Năm học 2012-2013 - Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh (Có đáp án)", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- de_kiem_tra_giua_hoc_ky_ii_mon_nhap_mon_dieu_khien_thong_min.pdf
