RealEDU.

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
.......................................
Cao Thành Trung
Nghiên cứ đ
u ánh giá các phương pháp đ ề
i u khiển
hi n n
ệ đại cho các bộ ồ
ngu đóng cắt.
LUẬN VĂ Ạ
N TH C SĨ Ọ
KHOA H C
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : T.S Nguyễ ế
n Th Công
HÀ NỘI – 2010

2. 1
LỜI NÓI ĐẦU
Mộ ữ ế ố ọ ả ả
t trong nh ng y u t quan tr ng nh hưởng đến kh nă ệ ủ
ng làm vi c c a
các thiết bị đ ệ
i n tử công suất nói chung chính là phương pháp đ ề
i u khiển được
chọn cho các bộ biến đổi đó. Từ trước đến này, các thuật toán đ ề
i u khiển thiết bị
đ ệ ử ấ ủ
i n t công su t ch yế ự
u d a trên kỹ thuậ đ ề
t i u khiển tuyế đ ả
n tính. Khi ó kh năng
làm việc của các thiế ị đ ệ ử ấ ẽ ự ỏ ệ ủ ế ố
t b i n t công su t s là s “th a hi p” c a hai y u t sau:
1) tính đơn gi n c
ả ủa việc giả thiết mô hình các thiết bị ế ạ
là tuy n tính và 2) ph m vi
có hiệu lực của thuật toán đ ề
i u khiển được chọn cho mô hình đó.
Để tránh được nhược đ ể
i m nêu trên, chúng ta có thể sử dụng hai phương
pháp sau. Phương pháp thứ ấ ử
nh t là s dụ ủ ế ị đ ệ
ng mô hình chính xác c a các thi t b i n
t i
ử công suất và sau đó áp dụng các thuật toán đ ều khiển phù hợp với mô hình đó.
Tuy nhiên, phương pháp này tốn nhiều thời gian và khá phức tạp nếu các thiết bị
đ ệ ử ấ ế ố ủ
i n t công su t có tính phi tuy n cao và các thông s c a thiế ị
t b không xác định
được. Phương pháp thứ ử
hai là s dụ ỹ ậ ậ
ng k thu t “suy lu n khám phá” (heuristic
reasoning) dựa trên kinh nghiệ ớ
m chuyên gia (expert experience) đối v i các các
thiết bị Đ ề ĩ đ ề ể ế ị ấ ẽ
này. i u này có ngh a là phương pháp i u khi n các thi t b công su t s
dựa trên kinh nghiệm của người vận hành. Kinh nghiệm này thường là tập hợp của
các mệnh đề và quy tắ ở
c dạ ữ ờ đ ể
ng ngôn ng , nh ó mà khâu mô hình hóa có th
được bỏ ế ế ộ đ ề ể ỉ ự
qua và quy trình thi t k b i u khi n ch còn là s “chuyển đổi” của một
tập các quy tắc ngôn ngữ thành thuật toán đ ề
i u khiển tự động. Ở đây, logic mờ
(fuzzy logic) đóng một vai trò quan trọng trong việc đưa ra một c t y
ơ ấ
c u thiế ếu cho
việc thực hiện quy trình chuyển đổi trên.
Trong nhiều năm qua, các bộ biến đổi DC/DC được sử dụ ộ
ng r ng rãi trong
các ứng dụng công nghiệp, thương mại và dân sự. Vì vậy trong luận văn này các bộ
bi n
ế đổ để
i DC/DC là các đối tượng triển khai các thuật toán đ ề
i u khiển trong lĩnh
v i
ực đ ện tử công suất. Do đó, luận văn này tổng hợp quy trình phát triển một hệ
đ ề ể ờ đ ề ể ộ ế
i u khi n logic m và i u khi n PI cho các b bi n đổi DC/DC với các bước thiết

3. 2
kế, phân tích, mô phỏ ờ ả ă ệ ủ ộ đ ề ể
ng đồng th i so sánh kh n ng làm vi c c a các b i u khi n
này.
Bố ụ ủ ậ ă ư
c c c a lu n v n nh sau:
Chương 1: Tổng quan về các bộ biến đổi DC/DC có biến áp
Chương 2: Bộ biến đổi Flyback
Chương 3: Tổng quan về đ ề
i u khiển mờ
Chương 4: Mô phỏng bộ biến đổi Flyback sử dụng MALAB Simulink và
Plecs
Trong quá trình làm đồ án em đã nhận được sự ẫ
hướng d n giúp đỡ và chỉ ả
b o
tận tình của thầy giáo TS. Nguyễn Thế Công. Em xin chân thành cảm ơn thầy và
toàn thể ầ ộ ế ị Đ ệ Đ ệ ử đ
các th y cô giáo trong b môn Thi t b i n- i n t ã giúp đỡ em trong
quá trình học tập tại trường.

4. 3
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU.......................................................................................................................1
MỤC LỤC .............................................................................................................................3
Chương 1: Tổng quan về các bộ biến đổi DC/DC có biến áp ...........................................5
1.1.Khái quát về ộ
b biến đổi DC/DC.............................................................................5
1.2. Các bộ biến đổi có biến áp......................................................................................6
1.2.1.Bộ biến đổi thuận..............................................................................................6
1.2.2.Bộ biến đổi kiểu đẩy - kéo................................................................................6
1.2.3.Bộ biến đổi hồi tiếp...........................................................................................7
1.2.4.Bộ biến đổi cầu bán phần..................................................................................7
1.2.5Bộ biến đổi cầu toàn phần..................................................................................8
Chương 2:Bộ ế
bi n đổi Flyback..........................................................................................9
2.1 Nguyên lý hoạt động................................................................................................9
2.1.1.Chế độ liên tục................................................................................................10
2.1.2.Chế độ gián đ ạ
o n ............................................................................................12
2.2 Tính toán thiết kế ộ
b biế ở
n đổi Flyback chế độ liên tục.......................................14
2.2.1 Yêu cầu thiết kế ..............................................................................................14
2.2.2 Xem xét thiết kế ơ ộ
s b ....................................................................................14
2.2.3 Thiết kế máy biến áp.......................................................................................15
2.2.4 Lựa chọn các van bán dẫn...............................................................................17
Chương 3:Tổng quan về đ ề
i u khiển mờ ..........................................................................19
3.1. Khái niệm về ậ
t p mờ:............................................................................................19
3.1.1. Định nghĩa: ....................................................................................................19
3.1.2. Độ cao, miền xác định và miền tin cậy củ ậ ờ
a t p m :......................................20
3.2. Các phép toán trên tập mờ:...................................................................................21
3.2.1. Phép hợp: .......................................................................................................21
3.2.2. Phép giao: ......................................................................................................23
3.2.3. Phép bù: .........................................................................................................24
3.3. Luật hợp thành mờ:...............................................................................................25
3.3.1. M p thành: .......................................................................................25
ệ ợ
nh đề h
3.3.2. Mô tả ệ
m nh đề h p thành: .............................................................................25
ợ
3.3.3. Lu :........................................................................................27
ật hợp thành mờ
3.4. Giải mờ: ................................................................................................................30
3.4.1. Phương pháp cực đại: ....................................................................................30
3.4.2. Phương pháp đ ể
i m trọng tâm:........................................................................32
3.5. Bộ đ ề
i u khiển mờ:.................................................................................................34
3.5.1. Bộ đ ề
i u khiển mờ ơ ả
c b n:..............................................................................34
3.5.2. Tổng h p b
ợ ộ đ ề
i u khiển mờ:..........................................................................35
3.6 u khi
Đ ề
i ển mờ áp dụng trong các bộ biến đổi DC/DC.........................................37
Chương 4: Sử d ch Flyback......................39
ụng Matlab Simulink và Plecs mô phỏng mạ
4.1 Phần mềm mô phỏ đ ệ
ng i n tử công suất Plecs........................................................39

5. 4
4.2 Mô phỏng...............................................................................................................40
4.2.1 Sử ụ
d ng b u khi
ộ đ ề
i ển PI................................................................................41
4.2.1.1 Mô hình mô ph d
ỏng bộ biến đổi Flyback sử ụng bộ đ ề
i u khiển PI ở chế
độ bình thường.....................................................................................................41
4.2.1.2 Mô hình mô ph d
ỏng bộ biến đổi Flyback sử ụng bộ đ ề
i u khiển PI với tải
biến thiên..............................................................................................................44
4.2.1.3 Mô hình mô ph d
ỏng bộ biến đổi Flyback sử ụng bộ đ ề
i u khiển PI với đ ệ
i n
áp đầu vào biến thiên ...............................................................................................47
4.2.2 Sử ụ
d ng b u khi
ộ đ ề
i ển mờ..............................................................................50
4.2.2.1Mô hình mô phỏng bộ biế ử ụ ộ đ ề ể
n đổi Flyback s d ng b i u khi n Fuzzy: ..50
4.2.2.2 Mô hình mô ph d
ỏng bộ biến đổi Flyback sử ụng bộ đ ề
i u khiển Fuzzy với
tải biến thiên.........................................................................................................53
4.2.2.3 Mô hình mô ph d
ỏng bộ biến đổi Flyback sử ụng bộ đ ề
i u khiển Fuzzy với
đ ệ
i n áp đầu vào biến thiên ...................................................................................56
4.3 So sánh:..................................................................................................................59
4.3.1 Tr ng: .................................................................59
ạng thái hoạt động bình thườ
4.3.2 Khi tải biến thiên.............................................................................................59
4.3.3 Khi đ ệ
i n áp đầu vào biến thiên .......................................................................60
4.4 Nhận xét đánh giá ..................................................................................................60
KẾT LUẬN..........................................................................................................................62
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................................64

6. 5
Chương 1: Tổ ề
ng quan v các bộ biến đổi DC/DC có biến áp
1.1.Khái quát về ộ
b biến đổi DC/DC
Bộ ế ĩ
bi n đổi DC/DC được định ngh a là bộ đ ề ể đ ệ đ ệ
i u khi n dòng i n và i n áp
m i
ột chiều khi nguồn cấp là đ ện áp một chiều.
Có thể chia các bộ biến đổi DC/DC thành hai loạ ộ ế
i: b bi n đổi DC/DC có
biến áp và bộ biến đổi DC/DC không biến áp.
Các bộ bi bi
ến đổi DC/DC không biến áp như : bộ ến đổi giảm áp (Buck
converter), bộ biế ă
n đổi t ng áp (Boost converter), bộ ế ă ả
bi n đổi t ng và gi m áp
(Buck-boost converter) và bộ bi n h
ến đổi hỗ ợp (Cúk converter) có ưu n
đ ể
i m là đơ
giản trong kết cấu cũng như trong đ ề
i u khiển. Tuy nhiên chúng cũng có nhược đ ể
i m
như: chỉ có mộ ấ đ ệ ề đ ệ
t c p i n áp ra, đầ đượ
u vào và đầu ra không c cách ly v i n nên
có thể gây hư hỏ ố ớ ả đ ệ ấ
ng ngoài ý mu n đối v i t i có i n áp th p mà nguồn cấp lại có
đ ệ
i n áp cao.
Nhằm kh m c
ắc phục các nhược đ ể
i ủa bộ biến đổi không biến áp người ta sử
dụng có bộ biến đổi có biến áp. Các bộ biến đổi này cho phép:
• Có nhiều đầu ra cùng lúc.
• Đầu ra có thể đ ệ ặ
là i n áp dương ho c âm.
• Giá trị đ ệ ụ ộ đ ệ
i n áp ra không ph thu c i n áp vào.
• Đầu vào cách đ ệ
i n v ới đầu ra.
Bộ biến đổi kiểu biến áp có 5 dạng chính:
• Bộ biến đổi thuận ( Forward converter )
• Bộ biến đổi kiểu đẩy kéo ( Push Pull converter )
• Bộ biến đổi hồi tiếp ( Fly back converter )
• Bộ biến đổi cầu bán phần ( Half bridge converter )
• Bộ biến đổi cầu ( Bridge converter )

7. 6
1.2. Các bộ biế ế
n đổi có bi n áp
1.2.1.Bộ biến n
đổi thuậ
Bộ ế ậ ơ ư ể ạ đ ố
bi n đổi thu n có s đồ nh hình 1.1. Chuy n m ch S và i te D1 hoạt
động đ ở
óng / m mộ ộ
t cách đồng b còn đ ố
i te D2 luân phiên đóng / mở. Mạch hoạt
độ độ
ng ở ế
ch không liên tụ ố ế
c, vì khoá S n i ti p vớ ộ
i cu n sơ cấp đầu vào nên dòng
đầu vào không liên tục.
Hình 1. 1: Sơ ạ
đồ m ch của bộ biến đổi thuận
Bộ ế ậ ự
bi n đổi thu n th c chất là bộ ế
bi n đổi Buck nhưng có thêm tỷ số ủ
N c a
bi n
ến áp, do đó còn được gọi là bộ biế đổi Buck kiểu biến áp, đ ệ
i n áp đầu ra được
tính theo công thức:
i
O V
.
N
.
D
V = (1.1)
Mạ ử
ch này được s dụ ộ ấ ừ ớ
ng r ng rãi khi công su t đầu ra t 150 đến 200W v i
đ ệ ế ạ ừ
i n áp DC đầu vào bi n đổi trong ph m vi t 60 đến 250V.
1.2.2.Bộ biến đổi kiểu đẩy - kéo
Đây chính là bộ biến đổi Boost làm việ ở ạ đ ề ẽ
c tr ng thái đẩy - kéo, i u này s
hạn chế một cách hữu hiệu hiện tượng bão hoà lõi thép của biến áp.
Sơ đồ mạch cho ở hình 1.2
+
+
Vi
-
L
S1
D1
1: N
C R
+
V0
-
D2
S2
+
+
Vi
-
L
S
D1
1: N
C R
+
V0
-
D2

8. 7
Hình 1. 2: Sơ ạ
đồ m ch của bộ bi y - kéo
ến đổi đẩ
Trong mạch có 2 khoá S làm việc luân phiên, đ ệ
i n áp đầu ra sẽ được nhân
đ ứ
ôi theo công th c:
i
O V
.
N
.
D
.
2
V = (1.2)
Với N là tỉ số vòng dây của biến áp, D là hệ số dẫn D = Ton / T
1.2.3.Bộ biến p
đổi hồi tiế
Bộ ế ơ
bi n đổi này có s đồ mạ ở
ch cho hình 2.12. Cuộ ơ
n dây s cấ ứ
p và th cấp
c i
ủa biến áp được mắc ngược cực. Đ ốte D và chuyển mạch S luân phiên đóng / mở.
Dòng đầu vào bị ngắt quãng theo sự đóng mở của chuyể ạ
n m ch S.
Hình 1.3: Sơ ạ
đồ m ch của bộ biến đổi hồi tiếp
Bộ ế ồ ế đ ệ ứ
bi n đổi h i ti p cho i n áp đầu ra Vo tính theo công th c:
i
O V
.
N
.
D
1
D
V
−
= (1.3)
Mạ ế
ch bi n đổi hồ ế ư đ ể ệ ử
i ti p có u i m đặc bi t là không s dụ ộ ả
ng cu n c m đầu
ra bên thứ ấ
c p như các mạch khác, do vậy tiết kiệm được chi phí mộ đ
t cách áng kể.
Mạch được sử dụ ứ ụ đ ệ ớ ≤ ờ đ ề
ng trong các ng d ng có i n áp đầu ra l n ( 5000V nh i u
chỉnh k và tỉ số ế ư
bi n áp N) nh ng công suất thấ ≤
p ( 15W). Hoặ ể
c có th đạt công
suất đầ đế
u ra n 150W nếu đầu vào DC đủ lớn ( ≥ 160V).
1.2.4.Bộ biến n
đổi cầu bán phầ
Bộ ế ộ ứ
bi n đổi này có cu n dây th cấ ả ể ơ
p được gi m thi u, s đồ mạch cho trong
hình 1.4:
+
+
Vi
S
D
1: N
C R
+
V0
-

9. 8
Hình 1.4: Sơ ạ
đồ m ch của bộ biế ầ
n đổi bán ph n
i
Đ ện áp đầu ra được tính theo công thức: V0 = D.N.Vi (1.4)
1.2.5Bộ biến n
đổi cầu toàn phầ
Bộ ế ầ ầ ử ụ
bi n đổi c u toàn ph n s d ng nhiều chuyển mạch và do vậy u
đ ệ
i n áp đầ
ra được tăng gấp đôi. Sơ đồ mạch như hình 1.5:
Hình 1. 5: Sơ ạ
đồ m ch của bộ biến đổi cầu toàn phần
Công thứ đ ệ
c tính i n áp đầu ra là:
i
O V
.
N
.
D
.
2
V = (1.5)
Phần trên là đại về các bộ biế ế
n đổi DC/DC có bi n áp. Tuy nhiên, trong
khuôn khổ có hạn c n v bi
ủa luậ ăn, tài liệu này chỉ trình bày chi tiết bộ ến đổi
Flyback trong chương 2.
+
+
+
+
Vi
-
S1
D1
1: N
C3
R
+
V0
-
C1
C2 S2
D1
L
+
+
Vi
-
S1
D1
1: N
C1
R
+
V0
-
C
S2
D1
L
S3
S4

10. 9
Chương 2:Bộ biến đổi Flyback
2.1 Nguyên lý hoạt động
Bộ biến đổi Flyback chỉ thực hiện v bi
ới sơ đồ có biến áp. Nó cũng là bộ ến
đổi có biế ả ấ ộ ậ ấ
n áp đơn gi n nh t do có ít b ph n nh t.
Bộ biến đổi Flyback có 4 phần tử chính: tranzitor công suất, đ ố
i t, máy biến
áp và tụ lọc. Tranzitor công suất dùng để i
đ ều khiển năng lượng trong mạch. Biến
áp là phần tử tích lúy năng lượng, thực hiện chức năng biến đổi đ ệ
i n áp của bộ đ ề
i u
chỉnh. Đ ố
i t và tụ lọ ấ
c cung c p năng lượng đ ệ
i n một chiều cho tải.
Hoạt động của bộ biến đổi Flyback được giải thích bằng cách chia chu kỳ
làm việc thành hai phần: thời gian tranzitor dẫn và thời gian tranzitor khóa. Trong
khoảng thời gian tranzitor dẫ ộ đ ệ ơ ấ ế
n toàn b i n áp đầu vào đặt vào s c p máy bi n áp.
Kết quả là dòng đ ệ
i n sơ cấ ế ă ế đ ệ ế ụ ă
p bi n áp t ng tuy n tính. Dòng i n này ti p t c t ng
cho đến khi tranzitor khóa. Từ đ ể
i m này, đ ệ
i n áp qua tranzitor quét ngược về, cân
b i
ằng với tổng của đ ện áp đầu vào cộng với tích số giữa hệ số ế đ ệ
máy bi n áp và i n
áp đầu ra (cộng với đ ệ
i n áp rơi trên đ ố ụ ế ệ ố
i t). Ví d máy bi n áp có h s máy biến áp là
1 với đ ệ
i n áp đầu ra 5V thì đ ệ
i n áp quét ngược lớn hơn đ ệ
i n áp vào khoảng 6V
(5V+ 1V đ ệ
i n áp rơi trên đ ố
i t). Trong quá trình quét ngược (thời gian tranzitor
khóa) đ ố
i t dẫn, do đ ề
ó truy n năng lượng dự trữ lên tụ và tải. Quá trình quét ngược
tiếp tục cho đến khi lõi thép xả hế ă
t n ng lượng hay đến khi tranzitor dẫ ở
n tr lại.
Dòng đ ệ
i n trong cuộn dây thứ cấp trong thời gian quét ngược là một tín hiệu răng
cưa tuyế ả ầ ọ ể ấ ế đ ệ đ ệ
n tính gi m d n. M i người có th th y hi m khi i n áp vào và i n áp ra
bằng nhau, số vòng dây cuộn sơ cấp và thứ cấp máy biến áp cũng không bằng nhau,
khoảng thời gian tranzitor dẫ ả ờ ũ ằ
n và kho ng th i gian quét ngược c ng không b ng
nhau. Khi đó, tích số giữ đ ệ
a i n áp và thời gian trong khoả ờ
ng th i gian tranzitor dẫn
và khoảng thời gian quét ngược là bằng nhau( diện tích 2 phần gạch chéo như nhau
ở hình 2.1)
S o
ơ đồ hoạt động ở hai chế độ riêng biệt: liên tục và gián đ ạn. Tuy nhiên hai
chế độ này có mạch giống nhau. Căn cứ vào dòng từ hoá chúng ta xác định chế độ
ho n
ạt động của bộ biế đổi.

11. 10
Hình 2.1: Bộ biến đổi Flyback
a) S i
ơ đồ mạch đ ện: b) Giản đồ các đường cong cơ bản
c) Minh hoạ chế đ ệ
độ dòng i n làm việc gián đ ạ
o n và liên tục
2.1.1.Chế độ liên tục
Khi tranzitor công suất T dẫn, dòng đ ệ
i n sơ cấp 1
i chạ ạ
y trong m ch và tích
luỹ nă ộ ơ
ng lượng trong cu n dây s cấ ự ộ
p. Vì c c tính cu n dây sơ cấ ứ
p và th cấp
ngược chiều nhau nên đ ố
i t D không dẫn. Trong khoảng thời gian này năng lượng
không được truyền từ nguồn tới tải. Đ ệ ả ờ đ ệ
i n áp ra trên t i được duy trì nh dòng i n
tải L
i cũ ư
ng nh nă ủ ụ
ng lượng c a t lọ ự ủ ộ ạ
c. Khi T khoá, c c tính c a cu n dây đảo l i
làm xuất hiện dòng đ ệ
i n cuộ ứ
n dây th cấp 2
i chạ đ ố ạ ă
y qua i t D và n p n ng lượng
cho tụ ọ
l c, sinh dòng đ ệ
i n trên tải
Ở ế ẫ ạ
ch độ này, tranzitor d n l i trước khi xả hết nă ũ
ng lượng tích l y trong
biến áp. Chế độ này cho khả nă ấ ớ ả ờ
ng công su t l n. Trong kho ng th i gian tranzitor
d i
ẫn, dòng đ ện sơ cấ ế ă ế ừ ị
p bi n áp t ng tuy n tính t giá tr ban đầ đị
u và xác nh theo
biểu thức:

12. 11
( )
1
ON
V
1
1
L
t
.
U
0
I
I +
= (2.1)
Cuối thời gian dẫn, dòng đ ệ
i n sơ ấ
c p đạt giá trị đỉnh:
( )
1
CK
V
1
pik
1
L
T
.
D
.
U
0
I
I +
= (2.2)
Nói chung ( )
1
CK
V
1
L
T
.
D
.
U
0
I >> nên có thể coi gầ đ
n úng ( )
0
I
I 1
pik
1 ≈ (2.3)
Dòng đ ệ ứ ấ
i n th c p 2pik
I tại đ ể
i m đầu của khoảng T khoá:
( ) ( )
0
.I
N
N
L
.D.T
U
0
I
.
N
N
.I
N
N
I 1
2
1
1
CK
V
1
2
1
1pik
2
1
2pik ⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
≈
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
= (2.4)
Dòng đ ệ ả ế
i n này gi m tuy n tính:
2
R
2
L
U
dt
di
−
= (2.5)
Công suất đầu ra R
P quan hệ ớ đ ệ ể ứ
v i i n áp ra theo bi u th c:
CK
ON
CK
pik
2
R
CK
ON
CK
2
R
R
T
t
T
.
I
.
U
T
t
T
.
I
.
U
P
−
≈
−
= (2.6)
Hay:
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛ −
=
CK
ON
R
R
pik
2
T
t
1
U
P
I (2.7)
CK
ON
pik
1
V
CK
ON
1
V
R
V
T
t
.
I
.
U
T
t
.
I
.
U
P
P ≈
=
η
= (2.8)
Hay:
CK
ON
V
R
pik
1
T
t
.
U
.
P
I
η
= (2.9)
Kế ợ ể ứ
t h p các bi u th c (2.4), (2.7), (2.9) ta có:

13. 12
D
1
D
.
U
.
.
N
N
U V
1
2
R
−
η
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
= (2.10)
i
Đ ện áp ra khi max
D :
max
max
min
V
1
2
R
D
1
D
.
U
.
.
N
N
U
−
η
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
= (2.11)
i
Độ rộng xung đ ện áp cực đại:
R
min
V
1
2
max
U
U
.
.
N
N
1
1
D
η
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
= (2.12)
2.1.2.Chế độ gián đ ạ
o n
Trong chế độ gián đ ạ
o n, toàn bộ nă đ
ng lượng ã được tích lũy trong lõi thép ở
thời gian tranzitor dẫn sẽ được xả hế ả ờ
t trong kho ng th i gian tranzitor khóa và đ ố
i t
D ngừng d n n
ẫn, tải nhậ ăng lượng từ ụ
t C cho đến khi tranzitor dẫn lại.
Trong thời gian tranzitor dẫ đ ệ
n, i n áp nguồn v
U đặt vào cuộn dây sơ cấp
bi n
ến áp. Dòng đ ệ
i 1
i chạy qua cuộn dây sơ ấ
c p biến thiên gần tuyến tính:
dt
L
U
i
ON
t
0 1
V
1 ∫
= (2.13)
hay
1
ON
V
1
L
t
.
U
I =
Tại cuối thời gian tranzitor dẫ đ ệ ơ ấ ị
n, dòng i n s c p đạt giá tr đỉnh:
1
CK
V
pik
1
L
T
.
D
.
U
I = (2.14)
Khi tranzitor chuyể ế đ ệ ừ ế
n sang ch độ khóa, dòng i n t hóa trong bi n áp đổi
chiều cực tính các cuộ ạ ờ đ ể ắ đ ệ ộ
n dây.T i th i i m b t đầu khóa, biên độ dòng i n cu n dây
thứ cấp là:
pik
1
2
1
pik
2 I
N
N
I = (2.15)
Dòng đ ệ
i n thứ cấp giảm tuyến tính theo công thức:

14. 13
2
R
2
L
U
dt
di
−
= (2.16)
với 2
L i
đ ện cảm cuộn dây thứ cấp.
o
Ở chế độ gián đ ạn 2
i giảm gần tuyến tính về 0 trước khi bắt đầu chu kỳ mới.
Vì vậy năng l ngu
ượng truyền từ ồn t u c
ới tải chỉ trong khoảng đầ ủa chu kỳ.
Công suất từ nguồn được tính:
CK
2
1
1
V
T
.
2
I
.
L
P = (2.17)
Thay (2.13) vào (2.17) ta có:
( )
1
CK
2
ON
v
V
L
.
T
.
2
t
.
U
P = (2.18)
Công suất ra:
( )
t
2
R
1
CK
2
ON
V
V
R
R
U
L
.
T
.
2
t
.
U
.
P
.
P =
η
=
η
= (2.19)
với η hiệ ấ ủ ộ ế
u su t c a b bi n đổi, t
R i
đ ện trở tải
Như vậy đ ệ
i n áp đầu ra tới tải được tính:
1
CK
t
V
R
L
2
T
.
R
.
.
D
.
U
U
η
= (2.20)
Đ ệ ằ ố ả
i n áp ra là h ng s trong kho ng ON
t . Giá trị ự
D c c đại được tính:
CK
t
1
min
V
R
max
T
.
R
.
L
2
U
U
D
η
= (2.21)
T i
ương ứng đ ện áp ra khi max
D là:
1
CK
T
max
V
R
L
.
2
T
.
R
.
D
.
U
U
η
= (2.22)
Khi chuyển chế ừ ụ đ ạ
độ t liên t c sang gián o n thì:
max
max
min
V
1
2
1
CK
T
max
V
R
D
1
D
.
U
.
N
N
L
.
2
T
.
R
.
D
.
U
U
−
η
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
η
= (2.23)
Giải phương trình trên theo 1
L ta có:

15. 14
R
2
min
V
2
max
CK
min
1
P
U
D
.
T
.
.
5
,
0
L η
= (2.24)
min
1
L quyế ế
t định ch độ làm việc của bộ biế ế
n đổi Flyback. N u min
1
1 L
L 〈
m o
ạch hoạt động ở chế độ gián đ ạn. Ngược lại nếu min
1
1 L
L 〉 mạ ạ
ch ho t động ở chế
độ liên tục.
i
Đ ện áp đầu ra của bộ biến đổi Flyback được tính:
( ) V
R U
.
D
1
.
n
D
U
−
= (2.25)
Bộ ế ử
bi n đổi Flyback được s dụ ộ ớ ứ ụ ấ
ng r ng rãi v i các ng d ng có công su t
đầu ra ở mứ ấ ụ ể Ư đ ể ủ ộ ế ả ễ
c th p c th là dưới 100 W. u i m c a b bi n đổi là đơn gi n, d
chế tạo, giá thành thấp. Tuy nhiên do không có cuộn kháng lọc ở đầu ra nên bộ biến
đổ đổ
i Flyback có dòng đ ệ
i n tải có độ nhấp nhô lớ ậ ộ
n. Vì v y b biến i này không
được lự ọ ữ ả ấ ớ
a ch n cho nh ng t i có công su t l n.
2.2 Tính toán thiế ế ộ
t k b biế ở
n đổi Flyback chế độ liên tục
2.2.1 Yêu cầu thiết kế
D i
ải đ ện áp đầu vào: 120 ÷ 240 DC
V
Đầu ra định mức : +5 V, 10 A
-5 V, 10 A
Dòng tải thay đổi từ 1 A đến 10 A
2.2.2 Xem xét thiết kế ơ ộ
s b
Công suất đầu ra khi đầy tải:
( ) ( ) W
100
A
10
.
V
5
A
10
.
V
5
PR =
+
=
Công suất đầu vào ướ ượ
c l ng:
W
125
8
,
0
W
100
P
P R
V =
=
η
=
Dòng đ ệ ự ế
i n đầu vào trung bình d ki n:

16. 15
A
04
,
1
V
120
W
125
U
P
I
Vmin
V
TBthap =
=
=
A
52
,
0
V
240
W
125
U
P
I
Vmax
V
TBcao =
=
=
Dòng đ ệ ớ ấ ự ế
i n đỉnh l n nh t d ki n:
A
17
,
4
8
,
0
.
5
,
0
.
V
120
W
100
.
2
.
D
..
U
P
.
2
I
max
Vmin
R
pik =
=
η
=
Từ ị ể ọ ỡ
giá tr dòng trung bình đầu vào, có th ch n c củ ộ ơ
a cu n dây s cấ ạ
p lo i
AWG 20 của Mĩ có đường kính d=0,812 mm với mật độ dòng là 2,5 2
/ mm
A .
2.2.3 Thiết kế máy biến áp
i
Đ ện cảm lớn nhất cần thiết cho cuộn sơ cấp:
mH
144
,
0
kHz
100
.
A
17
,
4
5
,
0
.
V
120
f
.
I
D
.
U
L
pik
max
Vmin
1 =
=
=
Chọn kiểu lõi và vật liệu làm lõi
Lõi hình xuyến là hợp kim Molybdenum-Permalloy(molypermalloy) làm
giảm đ ệ
i n cảm rò nên không cần mạch Snubber bảo vệ van lực.
Xác định kích thước cuộ ế
n dây hình xuy n. Đối với lõi molypermalloy thì
năng lượng chứa trong lõi sẽ quyết định kích thước và độ từ thẩm của lõi.
5
,
2
17
,
4
.
144
,
0
LI 2
2
=
= ( L được tính theo mH)
Tiế đ
p ó tham khảo hình 2.2 , xác định vị trí 2,5 trên trụ ằ
c x (n m ngang) và
gióng thẳng lên cho tới khi cắt đường đầu tiên. Đường này cho ta độ từ ẩ ầ
th m c n
thiết và số hi u giao
ệu lõi từ trục y (thẳng đứng). Nế đ ể
i m giữa hai đường nằm giữa
hai số hi n h
ệu lõi thì chọn s hi
ố ệu lõi lớ ơn. Trong trường hợp này chỉ ra số hiệu lõi
là 55130 có độ từ thẩm là 125, đường kính lõi 0,9 inch= 22,86 mm.

17. 16
Hình 2.2: Cơ ở
s cho lựa chọn lõi
Xác định số ộ ơ ấ
vòng dây cho cu n s c p
Tra bảng số liệu kỹ thuật, lõi có đ ệ
i n cảm 90mH trên 1000 vòng ( 90
L1000 = ).

18. 17
Từ đ ố ầ ế
ó xác định s vòng c n thi t cho 0,144mH là:
40
mH
90
mH
144
,
0
.
1000
L
L
.
1000
N
1000
1
1 =
=
= vòng
Vậ ộ ơ ấ ầ ấ
y cu n s c p c n qu n 40 vòng.
Số ầ ế ộ ứ ấ
vòng c n thi t cho cu n th c p:
( )( ) ( )( ) 2
5
,
0
.
V
120
40
.
5
,
0
1
V
1
V
5
D
.
U
N
.
D
1
.
V
U
N
max
Vmin
1
max
D
R
2 =
−
+
=
−
+
= vòng
Cuộn thứ cấ ị ớ ậ
p ch u dòng 10 A nên v i m t độ dòng là 2,5 2
mm
/
A thể ọ
ch n
cỡ của cuộn dây thứ cấp loại AWG 11 của Mĩ có đường kính d=2,305 mm
2.2.4 Lựa chọn các van bán dẫn
L i
ựa chọn đ ốt
Trong bộ biế ọ
n đổi Flyback, nên ch n dòng ra củ đ ố
a i t chỉ ư ớ ơ
nh l u l n h n 1,5
lần dòng ra trung bình vì dòng đỉnh lớn hơn nhiều so với dòng trung bình.
A
15
A
10
.
5
,
1
I
.
5
,
1
I TB
D =
=
〉
i i i
Đ ện áp định mức của đ ốt chỉnh lưu nên lớn hơn nhiều lần so với đ ện áp
đ ố ạ ợ ấ ấ
i t ho t động trong trường h p x u nh t.
Vmax
1
2
R
D U
.
N
N
U
U +
〉

19. 18
V
17
V
240
.
40
2
V
5
U D =
+
〉
Trong bộ biến đổi Flyback, thời gian phục hồ ậ ủ đ ố ả ấ
i thu n c a i t nh hưởng r t
l i
ớn đến kích cỡ xung nhọn khi van lực đóng. Do đó nên chọn đ ốt hồi phục nhanh
nhất. Trong trường hợ ọ đ ố ạ
p này ch n i t lo i MBR2540 Schottky 40V, 25 A
Lựa chọn tranzitor lực
Chọn MOSFET làm van lực, dù tranzitor lưỡng cực dễ sử dụ ơ ư
ng h n nh ng
nó có tổn hao cao hơn, năng lượng c n h
ần để i
đ ều khiển nó lớ ơn. Đ ệ
i n áp định mức
của MOSFET được lựa chọ ở đ ệ ở ợ ấ ấ
n b i i n áp trường h p x u nh t.
( ) xung
D
R
2
1
V
ds U
U
U
N
N
U
U +
+
+
〉
( ) xung
ds U
V
1
V
5
2
40
V
240
U +
+
+
〉
xung
ds U
V
360
U +
〉
Theo kinh nghiệm, với dạng mạch từ hình xuyến này sẽ có xung nhọn cỡ 35
V vì vậy V
395
Uds 〉 .Để an toàn chọn 500V . Dòng đ ệ
i n định mức của MOSFET xác
định bở ữ ụ ể ị ầ
i đường cong FBSOA. Nh ng MOSFET thông d ng có th ch u đến 3 l n
dòng trung bình định mức. Bộ biến đổi Flyback có dòng nh c
đỉ ỡ 4 n 5 l
đế ần dòng
đ ệ ậ ọ ứ
i n đầu vào trung bình vì v y nên ch n dòng định m c:
A
1,56
A
1,5.1,04
1.5I
I TBthap
D =
=
〉
Ta lựa chọn MOSFET là IRF840 500 V, 8 A.
Tụ ọ
l c đầu ra:
( ) ) F
100
F
10
0
0,01.100.1
10
.f
U max
I
U .t
max
I
C 4
3
ripple
R
ripple
OFF
R
0 µ
=
=
=
=
= −
Chọn tụ ọ
l c F
220µ
C0 =

20. 19
Chương 3:Tổ ề đ ề
ng quan v i u khiển mờ
3.1. Khái niệm về ậ
t p mờ:
3.1.1. Định nghĩa:
Tậ ờ ậ đ ể ộ ậ ỗ ầ ử
p m F xác định trên t p kinh i n M là m t t p mà m i ph n t của nó là
một cặp các giá trị (x, µF(x)) trong đó x ∈ M và µF là ánh xạ:
µF: M → [0, 1] (3.1)
Ánh xạ µF được gọi là hàm liên thuộ ặ ụ ộ
c (ho c hàm ph thu c) của tập mờ F.
T i
ập kinh đ ển M được gọi là cơ ở ủ ậ ờ
s c a t p m F.
Sử dụng các hàm liên thuộc để tính độ phụ thuộc của một phần tử x nào đó
có hai cách: tính trự ế ế
c ti p (n u µF(x) ở dạ ứ ặ ả
ng công th c tường minh) ho c tra b ng
(nếu µF(x) ở dạng bảng).
Các hàm liên thuộc µF(x) có dạng “trơn” được gọi là hàm liên thuộc kiểu S.
Đối với hàm liên thuộc ki c bi
ểu S, do các công thứ ểu diễn µF(x) có độ phức tạp lớn
nên thời gian tính độ phụ thuộc cho mộ ầ ử ỹ ậ đ ề ể ờ
t ph n t lâu. Trong k thu t i u khi n m
thông thường, các hàm liên thuộc kiể ầ đ ằ ộ
u S thường được thay g n úng b ng m t hàm
tuyến tính từng đ ạ
o n.
Một hàm liên thuộ ạ ế ừ đ ạ ọ
c có d ng tuy n tính t ng o n được g i là hàm liên thuộc
có mức chuyển đổi tuyến tính.
Hình 3.1: Hàm liên thuộc µF(x) có mức
chuyển đổi tuyến tính.
m1
µF(x)
m2 m3 m4 x
1
0

21. 20
Hàm liên thuộc µF(x) như trên với m1 = m2 và m3 = m4 chính là hàm phụ
thuộc c a m
ủ ộ ậ đ ể
t t p kinh i n.
3.1.2. Độ cao, miề ề ậ ủ ậ ờ
n xác định và mi n tin c y c a t p m :
Độ cao của mộ ậ ờ ơ ở ị
t t p m F (trên c s M) là giá tr :
)
x
(
sup
H F
M
x
µ
=
∈
(3.2)
Mộ ậ ờ
t t p m vớ ấ ộ
i ít nh t m t phầ ử ụ ộ ằ ọ
n t có độ ph thu c b ng 1 được g i là tập
mờ chính tắc tức là H = 1, ngược lại một tập mờ F với H < 1 được gọi là tập mờ
không chính tắc.
Miền xác định của tập mờ F (trên cơ sở ệ ở
M), được ký hi u b i S là tập con
của M thỏa mãn:
S = { x ∈ M | µF(x) > 0} (3.3)
Miền tin cậy của tập mờ F (trên cơ ở
s M), được ký hiệu b p con c
ởi T là tậ ủa
M thỏa mãn:
T = { x ∈ M | µF(x) = 1} (3.4)
Hình 3.2:Miền xác định và miền
tin cậy của mộ ậ ờ
t t p m .
µF(x)
x
1
0
Miền tin cậy
Miền xác định

22. 21
3.2. Các phép toán trên tập mờ:
3.2.1. Phép hợp:
Hợ ủ
p c a hai tập mờ A và B có cùng cơ sở ộ ậ ờ
M là m t t p m cũng xác định
trên cơ ở
s M với hàm liên thuộc:
µA B
∪ (x) = MAX{µA(x), µB(x)}, (3.5)
Có nhiều công thức khác nhau được dùng để tính hàm liên thuộc µA B
∪ (x) của
hợp hai tập mờ như:
•
⎩
⎨
⎧
≠
=
=
∪
0
)}
(
),
(
min{
1
0
)}
(
),
(
min{
)}
(
),
(
max{
)
(
x
x
x
x
x
x
x
B
A
B
A
B
A
B
A
µ
µ
µ
µ
µ
µ
µ
neáu
neáu
, (3.6)
• µ A B
∪ (x) = min{1, µA(x) + µ B(x)}(Phép hợp Lukasiewicz), (3.7)
•
)
x
(
)
x
(
1
)
x
(
)
x
(
)
x
(
B
A
B
A
B
A
µ
+
µ
+
µ
+
µ
=
µ ∪ (Tổng Einstein), (3.8)
• µA B
∪ (x) = µA(x) + µB(x) - µA(x).µB(x)(Tổng trực tiếp),... (3.9)
a)
Hình 3.3:Hàm liên thuộc của hợp hai tập mờ ơ ở
có cùng c s .
µ
x
µA(x) µB(x)
µA(x)
x
µB(y)
y

23. 22
b)
c)
Có hai tậ ờ ơ ở ơ
p m A (c s M) và B (c sở ơ ở ậ ớ
N). Do hai c s M và N độc l p v i
nhau nên hàm liên thuộc µA(x), x ∈ M của tập mờ A sẽ không phụ thuộc vào N và
ngược lại µB(y), y ∈ N của tập mờ B cũng sẽ không phụ thuộc vào M. Đ ề
i u này thể
hi n
ệ ở chỗ trên cơ sở mớ ậ
i là t p tích M × µ
N hàm A(x) phải là một mặt “cong” dọc
theo trục y và µB(y) là một mặt “cong” dọc theo trục x. Tập mờ ĩ
A được định ngh a
trên hai cơ sở ệ ệ
M và M × N. Để phân bi t được chúng, ký hi u A sẽ được dùng để
chỉ tậ ờ ơ
p m A trên c sở ự ệ
M × N. Tương t , ký hi u B được dùng để chỉ tậ ờ
p m B
trên cơ ở
s M × N, với những ký hiệ đ
u ó thì:
• µ A(x, y) = µA(x), với mọi y ∈ N và (3.10)
• µ B(x, y) = µB(y), với mọi x ∈ M. (3.11)
x
µA(x, y)
y
M × N
x
µB(x, y)
y
M× N
M × N
x
µA∪B(x, y)
y
Hình 3.4:Phép hợp hai tập mờ không cùng cơ ở
s :
a) Hàm liên thuộc của hai tập mờ A, B.
b) Đưa hai tập mờ về chung một cơ sở M × N.
c) H p hai t
ợ ập mờ trên cơ ở
s M × N.

24. 23
Sau khi đã đưa được hai tập mờ ề ộ ơ
A, B v chung m t c sở là M × N thành A
và B thì hàm liên thuộc µA B
∪ (x, y) của tập mờ A ∪ B được xác định theo công thức
(3.9).
3.2.2. Phép giao:
Giao của hai tập mờ A và B có cùng cơ sở ộ ậ ờ
M là m t t p m cũng xác định
trên cơ ở
s M với hàm liên thuộc:
µA B
∩ (x) = MIN{µA(x), µB(x)}, (3.12)
Trong công thức trên ký hiệu min được viết hoa thành MIN chỉ để biểu hiện
rằng phép tính lấy cực tiể ự ệ ậ ờ ả ấ
u được th c hi n trên t p m . B n ch t phép tính không có
gì thay đổi.
Có nhiều công thức khác nhau được dùng để tính hàm liên thuộc µA B
∩ (x) của
giao hai tập mờ như:
•
⎩
⎨
⎧
≠
=
=
∩
1
)}
(
),
(
max{
0
1
)}
(
),
(
max{
)}
(
),
(
min{
)
(
x
x
x
x
x
x
x
B
A
B
A
B
A
B
A
µ
µ
µ
µ
µ
µ
µ
neáu
neáu
, (3.13)
• µ A B
∩ (x) = max{0, µA(x) + µB(x) - 1}(Phép giao Lukasiewicz),(3.14)
•
)
x
(
)
x
(
))
x
(
)
x
(
(
2
)
x
(
)
x
(
)
x
(
B
A
B
A
B
A
B
A
µ
µ
−
µ
+
µ
−
µ
µ
=
µ ∩ (Tích Einstein), (3.15)
• µ A B
∩ (x) =µA (x)µB(x) (Tích đại số),... (3.16)
Công thức trên cũng áp dụ ợ ậ ờ ơ
ng được cho h p hai t p m không cùng c sở
bằng cách đưa cả hai tập mờ về chung một cơ sở là tích của hai cơ sở đã cho.
Hình 3.5:Giao hai tập mờ cùng cơ ở
s .
x
µA∩B(x)
µA(x) µB(x)

25. 24
Chẳng hạ ậ
n có hai t p mờ A định nghĩa trên cơ sở ĩ ơ
M và B định ngh a trên c
sở N. Do hai cơ sở ậ ớ ộ
M và N độc l p v i nhau nên hàm liên thu c µA(x), x ∈ M của
tập mờ A sẽ không phụ thuộc vào N và ngược lại µB(y), y ∈ N của tập mờ B cũng
sẽ không phụ thuộc vào M. Trên cơ sở mớ ậ
i là t p tích M × µ
N hàm A(x) là một mặt
“cong” dọc theo trục y và µB(y) là một mặt “cong” dọc theo trụ ậ ờ ặ
c x. T p m A (ho c
B) được định nghĩa trên hai cơ sở ặ ệ ệ
M (ho c N) và M × N. Để phân bi t, ký hi u A
(hoặc B) sẽ được dùng để chỉ tậ ờ ặ ơ
p m A (ho c B) trên c sở mớ ớ
i là M × N. V i
những ký hiệu đó thì
µA(x, y) = µA(x), với mọi y ∈ N và (3.17)
µB(x, y) = µB(y), với mọi x ∈ M. (3.18)
3.2.3. Phép bù:
Bù của tập mờ A có cơ sở ộ
M và hàm liên thu c µA(x) là một tập mờ AC
xác
định trên cùng cơ ở ớ ộ
s M v i hàm liên thu c:
µAc(x) = 1 - µA(x). (3.19)
Hình 3.6:Phép giao hai tập mờ không cùng cơ ở
s .
M × N
x
µA∩B(x, y)
y
x
1
µA(x)
a)
x
1
µAc(x)
b)
Hình 3.7:T p bù A
ậ
C
của tập mờ A.
a) Hàm liên thuộc của tập mờ A.
b) Hàm liên thuộc củ ậ ờ
a t p m AC
.

26. 25
3.3. Luật hợp thành mờ:
3.3.1. Mệ ợ
nh đề h p thành:
Cho hai biến ngôn ngữ ế
χ và γ. N u biến χ nhận giá trị mờ A có hàm liên
thuộc µA(x) và γ nhận giá trị mờ ộ
B có hàm liên thu c µB(y) thì hai biểu thức:
χ = A,
γ = B.
được gọi là hai mệnh đề.
Ký hiệu hai mệnh đề trên là p và q thì mệ ợ ừ
nh đề h p thành p ⇒ q (t p suy ra
q), hoàn toàn tương ứng với luậ đ ề
t i u khiển (m p thành m
ệ ợ
nh đề h ộ đ ề
t i u kiện)
NẾU χ = A thì γ = B, trong đó mệnh đề p được gọi là mệ đ ề
nh đề i u kiện và q
là mệ ế
nh đề k t luận.
Mệnh đề hợp thành trên là mộ ụ ả ề
t ví d đơn gi n v bộ đ ề ể ờ
i u khi n m . Nó cho
phép từ mộ ị
t giá tr đầu vào x0 hay cụ thể hơ ừ ụ ộ
n là t độ ph thu c µA(x0) đối với tập
mờ A của giá trị đầu vào x0 xác định được hệ số ỏ ệ
th a mãn m nh đề kết luậ ủ
n q c a
giá trị đầu ra y. Biểu diễn hệ số ỏ
th a mãn mệ ủ
nh đề q c a y như mộ ậ ờ
t t p m B’ cùng
cơ sở với B thì mệ ợ ạ
nh đề h p thành chính là ánh x :
µA(x0) a µ B(y). (3.20)
3.3.2. Mô tả ệ ợ
m nh đề h p thành:
Ánh xạ µA(x0) a µ B(y) chỉ ra rằng mệnh đề hợ ộ ậ
p thành là m t t p mà mỗi
phụ thuộc là mộ ị
t giá tr (µA(x0), µB(y)), tức là mỗi phụ thuộc là một tập mờ. Mô tả
m i
ệnh đề hợp thành p ⇒ q và các mệnh đề đ ều khiển p, kết luận q có quan hệ sau:

27. 26
p q p ⇒ q
0 0 1
0 1 1
1 0 0
1 1 1
nói cách khác: mệnh đề hợ ị ủ đ ỉ
p thành p ⇒ q có giá tr logic c a ~p∨ q, trong ó ~ ch
phép tính lấy giá trị logic ĐẢO và ∨ chỉ phép tính logic HOẶC.
Biểu thức tương đương cho hàm liên thuộc c a m
ủ ệ ợ
nh đề h p thành sẽ là
A ⇒ → µ
B MAX{1 - A(x), µB(y)} (3.21)
Hàm liên thuộc của mệnh đề hợ ơ
p thành có c sở ậ ậ ơ
là t p tích hai t p c sở đã
có. Do có sự mâu thuẫn rằng p ⇒ q luôn có giá trị đúng (giá trị logic 1) khi p sai
nên sự chuyển đổi tương đương từ mệnh đề hợ đ ể ệ
p thành p ⇒ q kinh i n sang m nh
đề hợ ờ ụ
p thành m A ⇒ B không áp d ng được trong kỹ ậ đ ề ể
thu t i u khi n mờ.
Để khắc phục nhược đ ể ề ế
i m trên, có nhi u ý ki n khác nhau về ắ
nguyên t c xây
dựng hàm liên thuộc µA B
⇒ (x, y) cho mệ ợ
nh đề h p thành A ⇒ B như:
• µ A B
⇒ (x, y) = MAX{MIN{µA(x), µB(y)},1 - µA(x)} công
thức Zadeh, (3.22)
• µ A B
⇒ (x, y) = MIN{1, 1 - µA(x) + µB(y)}công thức Lukasiewicz,
(3.23)
• µ A B
⇒ (x, y) = MAX{1 - µA(x), µB(y)}công thức Kleene-Dienes,
(3.24)
song nguyên tắc của Mamdani: “Độ phụ ộ ủ ế
thu c c a k t luận không được lớn hơn độ
phụ thuộc của đ ề
i u kiện” là có tính thuyết phục nhất và hiệ đ ử
n ang được s dụng
nhiều nhất để mô tả luật mệ ợ ờ ỹ ậ đ ề ể
nh đề h p thành m trong k thu t i u khi n.

28. 27
Từ ắ ủ ứ
nguyên t c c a Mamdani có được các công th c xác định hàm liên thuộc
sau cho mệ ợ
nh đề h p thành A ⇒ B:
• µ A B
⇒ (x, y) = MIN{µA(x), µB(y)}công thức MAX-MIN, (3.25)
• µ A B
⇒ (x, y) = µA(x).µB(y) công thức MAX-PROD, (3.26)
Các công thức trên cho mệnh đề hợ ọ
p thành A ⇒ B được g i là quy tắc hợp
thành.
3.3.3. Luật hợ ờ
p thành m :
* Luật hợp thành mộ đ ề
t i u kiện:
Luật hợp thành MAX-MIN:
Luật hợp thành MAX-MIN là tên gọi mô hình (ma trận) R của mệnh đề hợp
thành A ⇒ B khi hàm liên thuộc µA B
⇒ (x, y) của nó được xây dựng trên quy tắc
MAX-MIN.
Trước tiên hai hàm liên thuộc µA(x) và µB(y) được rời rạc hóa vớ ỳ ờ
i chu k r i
rạc đủ nhỏ để không bị mất thông tin.
Tổ ộ ị
ng quát lên cho m t giá tr rõ x0 bất kỳ:
x0 ∈ X = {x1, x2, ..., xn}
tại đầu vào, vector chuyển vị a sẽ có dạng:
aT
= (a1, a2, ..., an)
trong đó chỉ có một phần tử ai duy nhất có chỉ ố
s i là chỉ ố
s của x0 trong X có giá trị
bằng 1, các phần tử còn lại đều bằ ộ
ng 0. Hàm liên thu c:
( )
⎟
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎜
⎝
⎛
=
=
µ
nn
1
n
n
1
11
n
2
1
T
'
B
r
...
r
...
...
r
...
r
.
a
,...,
a
,
a
R
.
a
)
y
(
= (l1, l2, ..., ln) với ∑
=
=
n
1
i
ki
i
k r
a
l (3.27)

29. 28
Để tránh sử dụ ậ ậ ủ ố ế ệ
ng thu t toán nhân ma tr n c a đại s tuy n tính cho vi c tính
µB’(y) và cũ ă
ng để t ng tố ử
c độ x lý, phép tính nhân ma trận được thay bởi luật max-
min của Zadeh v y c
ới max (phép lấ ực đại) thay vào vị trí phép nhân và min (phép
lấy cực tiểu) thay vào vị trí phép cộng như sau
( )
ki
i
n
i
k r
a
l ,
min
max
1 ≤
≤
= (3.28)
Luật hợp thành MAX-PROD:
Cũ ố ư ớ ậ ợ ậ ủ ậ ợ
ng gi ng nh v i lu t h p thành MAX-MIN, ma tr n R c a lu t h p thành
MAX-PROD được xây dựng gồm các hàng là m giá trị rờ ạ ủ
i r c c a đầu ra µB’(y1),
µB’(y2), ..., µB’(ym) cho n giá trị rõ đầu vào x1, x2, ..., xn. Như vậ ậ ẽ
y, ma tr n R s có n
hàng và m cột.
Để rút ngắn thời gian tính và cũ ở ộ
ng để m r ng công thức trên cho trường hợp
đầu vào là giá trị mờ ậ
, phép nhân ma tr n aT
.R cũng được thay bằng luật max-min
của Zadeh như đã làm cho luật hợp thành MAX-MIN.
* Luật hợp thành của mệ ề đ ề
nh đề nhi u i u kiện:
Một mệ ợ ớ ệ đ ề ệ
nh đề h p thành v i d m nh đề i u ki n:
NẾU χ1 = A1 VÀ χ2 = A2 VÀ ... VÀ χd = Ad thì γ = B (3.29)
bao gồm d biến ngôn ngữ đầu vào χ1, χ2 , ..., χ d và một biến đầu ra γ cũng được mô
hình hóa giống như việc mô hình hóa mệ ợ
nh đề h p thành có mộ đ ề
t i u kiện, trong đó
liên kết VÀ giữa các mệnh đề (hay giá trị mờ ự ệ ằ
) được th c hi n b ng phép giao các
tập mờ A1, A2, ..., Ad với nhau. Kế ả ủ
t qu c a phép giao sẽ là độ thỏa mãn H của luật.
Các bước xây dựng luật hợp thành R như sau:
- Rời rạc hóa miền xác định hàm liên thuộc µA1(x1), µA2(x2), ..., µAd(xd), µB(y)
c i
ủa các mệnh đề đ ều kiện và mệnh đề kết luận.
- Xác định độ thỏ ừ
a mãn H cho t ng vector các giá trị ổ
rõ đầu vào là vector t
h i
ợp d đ ểm mẫu thuộc miền xác định của các hàm liên thuộc µAi(xi), i = 1, ..., d.
Chẳng hạn với một vector các giá trị rõ đầu vào

30. 29
⎟
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎜
⎝
⎛
=
d
c
c
x ...
1
,
trong đó ci, i = 1, .., d là một trong các điểm mẫu miền xác định của µAi(xi) thì
H = MIN{µA1(c1), µA2(c2), ..., µAd(cd)} (3.30)
- Lập R gồm các hàm liên thuộc giá trị mờ ừ
đầu ra cho t ng vector các giá trị
đầu vào theo nguyên tắc:
µB’(y) = MIN{H, µB(y)} nếu quy tắc sử ụ
d ng là MAX-MIN hoặc
µB’(y) = H.µB(y) nếu quy tắc sử ụ
d ng là MAX-PROD.
Lu t
ật hợp thành R với d mệnh đề i
đ ều kiện được biểu diễn dưới dạng mộ
lưới không gian (d + 1) chiều.
* Luật của nhiều mệ ợ
nh đề h p thành:
Thuật toán xây d u m
ựng luật chung của nhiề ệ ợ
nh đề h p thành
Tổ ệ ợ
ng quát hóa phương pháp mô hình hóa trên cho p m nh đề h p thành:
R1: NẾU χ = A1 thì γ = B1, hoặc
R2: NẾU χ = A2 thì γ = B2, hoặc
...
Rp: NẾU χ = Ap thì γ = Bp
trong đó các giá trị mờ A1, A2, ..., Ap có cùng cơ sở X và B1, B2, ..., Bp có cùng cơ
sở Y.
Từ ệ ố ấ ộ
ng m nh đề đượ
nên c mô hình hóa th ng nh t theo m t quy tắc chung, ví
dụ hoặc theo quy tắc MAX-MIN hoặc theo MAX-PROD ... Khi đó các luậ đ ề
t i u
khiển Rk sẽ ộ
có m t tên chung là luật h t h
ợp thành MAX-MIN hay luậ ợp thành
MAX-PROD. Tên chung này sẽ là tên g a lu
ọi củ ậ ợ
t h p thành chung R.

31. 30
3.4. Giải mờ:
Bộ đ ề ể ờ ớ
i u khi n m cho dù v i mộ ặ ề ậ đ ề ể ệ
t ho c nhi u lu t i u khi n (m nh đề hợp
thành) cũng chưa thể áp dụng được trong đ ề
i u khiển đối tượng, vì đầu ra luôn là
một giá trị mờ B’. Mộ ộ đ ề ể ờ ỉ ầ ả ả ờ
t b i u khi n m hoàn ch nh c n ph i có thêm khâu gi i m
(quá trình rõ hóa tập mờ đầu ra B’).
Giải mờ là quá trình xác định một giá trị đ ể ấ ậ
rõ y’ nào ó có th ch p nh n được
từ hàm liên thuộc µB’(y) của giá trị mờ B’ (tập mờ). Có hai phương pháp giải mờ
ch c
ủ yếu là phương pháp cự đại và phương pháp đ ể
i m trọng tâm, trong đó cơ ở ủ
s c a
tập mờ B’ được ký hiệu thống nhất là Y.
3.4.1. Phương pháp cực đại:
Giải mờ theo phương pháp cực đại gồm hai bước:
• Xác định miề ứ ị ị
n ch a giá tr rõ y’. Giá tr rõ y’ là giá trị ạ đ
mà t i ó hàm liên
thuộc đạ độ
t giá trị ự
c c đại ( cao H của tậ ờ ứ ề
p m B’), t c là mi n:
G = {y ∈ Y | µB’(y) = H}.
• Xác định y’ có thể ấ ậ ừ
ch p nh n được t G.
G là khoảng [y1, y2] của miền giá trị ủ
c a tập mờ đầu ra B2 của luật đ ề ể
i u khi n
R2: NẾU χ = A2 thì γ = B2.
trong số hai luật R1, R2 và luật R2 i
được gọi là luật quyết định. Vậy luật đ ều
khiển quyết định là luật Rk, k ∈ {1, 2, ..., p} mà giá trị mờ ủ
đầu ra c a nó có độ
cao lớn nhất, tức là bằ ủ
ng độ cao H c a B’.
Hình 3.8:Giải mờ ằ
b ng phương pháp cực đại.
µB
B1 B2
y
y1 y2
H

32. 31
Để thực hiện bước hai có ba nguyên lý:
• Nguyên lý trung bình
• Nguyên lý cận trái
• Nguyên lý cậ ả
n ph i.
Nế ệ
u ký hi u
)
(
inf
1 y
y G
y∈
= và )
(
sup
2 y
y
G
y∈
=
thì y1 chính là đ ể
i m cận trái và y2 là đ ể
i m cận phải của G.
* Nguyên lý trung bình:
Theo nguyên lý trung bình, giá trị rõ y’ sẽ là
2
' 2
1 y
y
y
+
= (3.31)
Nguyên lý này thường được dùng khi G là một miền liên thông và như vậy y’
cũng sẽ là giá trị có độ phụ thuộc lớn nhất. Trong trường hợ ồ
p B’ g m các hàm liên
thuộc dạ ị
ng đều thì giá tr rõ y’ không phụ thuộc vào độ thỏa mãn của luậ đ ề
t i u
khi nh.
ển quyết đị
* Nguyên lý cận trái:
Giá trị rõ y’ được lấy bằng cận trái y1 của G. Giá trị rõ lấy theo nguyên lý cận
trái này sẽ phụ thuộc tuyến tính vào độ thỏa mãn của luật đ ề ể ế
i u khi n quy t định.
Hình 3.9:Giá trị rõ y’ không
phụ thuộc vào đáp ứng vào của
lu t t
ậ đ ề
i u khiển quyế định.
y’
µB’
B1 B2
y
H

33. 32
* Nguyên lý cận phải:
Giá trị rõ y’ được lấy bằng cận phải y2 củ ũ ố ư ậ
a G. C ng gi ng nh nguyên lý c n
trái, giá trị ở đ ụ ộ
rõ y’ ây ph thu c tuyến tính vào đ ứ
áp ng vào của luậ đ ề
t i u khiển
quyết định.
3.4.2. Phương pháp đ ể
i m trọng tâm:
Phương pháp đ ể
i m trọng tâm sẽ cho ra kết quả y’ là hoành độ củ đ ể ọ
a i m tr ng
tâm miền được bao bởi trục hoành và đường µB’(y).
Công thứ đ ể ọ ư
c xác định y’ theo phương pháp i m tr ng tâm nh sau:
∫
∫
=
S
B
S
B
dy
y
dy
y
y
y
)
(
)
(
'
'
'
µ
µ
, (3.32)
trong đó S là miền xác định của tập mờ B’.
Hình 3.10:Giá trị rõ y’ phụ
thuộc tuyến tính vớ đ ứ
i áp ng
vào của luậ đ ề
t i u khiển quyết
định
y’
µB’
B1 B2
y
H
Hình 3.11:Giá trị rõ y’ phụ
thuộc tuyến tính với đáp ứng
vào của luật t
đ ề
i u khiển quyế
định
y’
µB’
B1 B2
y
H
Hình 3.12:Giá trị rõ y’ là hoành
độ củ đ ể ọ
a i m tr ng tâm.
B1 B2
y’
µB’
y
S

34. 33
Công thức trên cho phép xác định giá trị y’ với sự tham gia của tất cả các tập
mờ đầu ra của mộ ậ đ ề ể ộ ạ
t lu t i u khi n m t cách bình đẳng và chính xác, tuy nhiên l i
không để ý được tới độ thỏa mãn của luật t
đ ề
i u khiển quyế định và thời gian tính
toán lâu. Ngoài ra một trong những nhược đ ể
i m cơ bả ủ đ ể
n c a phương pháp i m
trọng tâm là có thế giá trị y’ xác định được lại có độ phụ thuộc nhỏ ấ ậ
nh t, th m chí
bằng 0. Bởi vậy để tránh những trường hợp như vậ ĩ ộ
y, khi định ngh a hàm liên thu c
cho từng giá trị mờ ủ
c a mộ ế ữ ề ủ
t bi n ngôn ng nên để ý sao cho mi n xác định c a các
giá trị đầu ra là một miền liên thông.
* Phương pháp đ ể
i m trọ ậ
ng tâm cho lu t hợp thành SUM-MIN:
Giả ử
s có q luậ đ ề
t i u khiển được triển khai. Vậy thì mỗi giá trị mờ ạ
B’ t i đầu
ra của bộ đ ề
i u khiển thứ k là với k = 1, 2, ..., q thì quy tắc SUM-MIN, hàm liên
thuộc µB’(y) sẽ là:
∑
=
µ
=
µ
q
1
k
k
'
B
'
B )
y
(
)
y
( , (3.33)
Công thứ ể ả ư
c tính y’ có th được đơn gi n nh sau:
∑
∑
∑ ∫
∑ ∫
∫ ∑
∫ ∑
=
=
=
=
=
=
=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
µ
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
µ
=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
µ
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
µ
= q
1
k
k
q
1
k
k
q
1
k S
'
B
q
1
k S
'
B
S
q
1
k
k
'
B
S
q
1
k
k
'
B
A
M
dy
)
y
(
dy
)
y
(
y
dy
)
y
(
dy
)
y
(
y
'
y
k
k
(3.34)
trong đó:
∫ µ
=
S
'
B
k dy
)
y
(
y
M k
và ∫µ
=
S
'
B
k dy
)
y
(
A k
(3.35)
* Phương pháp độ cao:

35. 34
Sử dụ ứ ả ạ ậ ợ
ng công th c tính y’ trên cho c hai lo i lu t h p thành MAX-MIN và
SUM-MIN với thêm một giả thiết là mỗi tập mờ µB’k(y) được xấp xỉ bằ ộ ặ
ng m t c p
giá trị (yk, Hk) duy nhất (singleton), trong đó Hk là độ cao của µB’k(y) và yk là một
đ ể ẫ ề ị ủ
i m m u trong mi n giá tr c a µB’k(y) có:
µB’k(y) = Hk. (3.36)
thì
∑
∑
=
=
= q
1
k
k
q
1
k
k
k
H
H
y
'
y , (3.37)
Công thức trên có tên gọi là công thứ ấ ỉ
c tính x p x y’ theo phương pháp độ cao
và không chỉ áp dụng cho luật hợp thành MAX-MIN, SUM-MIN mà còn có thể cho
cả những luật hợp thành khác như MAX-PROD hay SUM-PROD.
3.5. Bộ đ ề
i u khiển mờ:
3.5.1. Bộ đ ề
i u khiển mờ ơ ả
c b n:
Những thành phần cơ bả ủ ộ ộ đ ề ể ờ ồ
n c a m t b i u khi n m bao g m khâu Fuzzy
hóa, thiết b t h i m t b
ị thực hiện luậ ợp thành và khâu giả ờ. Mộ ộ đ ề
i u khiển mờ chỉ
gồm ba thành phần như vậy có tên gọi là bộ i
đ ều khiển mờ cơ bản.
Do bộ đ ề
i u khiển mờ cơ bả ỉ ả
n ch có kh nă ử ị ệ ệ
ng x lý các giá tr tín hi u hi n
thời nên nó thuộc nhóm các bộ đ ề
i u khiển tĩnh. Tuy vậy để mở rộ ề ứ ụ
ng mi n ng d ng
x1
xq
... µ
...
R1: NẾU ... THÌ ...
Rq: NẾU ... THÌ ...
...
H1
Hq
B’ y’
Hình 3.13:Bộ đ ề
i u khiển mờ ơ ả
c b n.

36. 35
c i
ủa chúng vào các bài toán đ ều khiển động, các khâu động học cần thiết sẽ được
nối thêm vào bộ đ ề
i u khiển mờ ơ ả
c b n. Các khâu động đó chỉ có nhiệm vụ cung cấp
thêm cho bộ đ ề ể ờ
i u khi n m cơ bả ị ủ ệ
n các giá tr đạo hàm hay tích phân c a tín hi u.
V i
ới những khâu động bổ sung này, bộ đ ều khiển cơ bả ẽ ọ
n s được g i là bộ đ ề
i u
khi ng.
ển mờ độ
3.5.2. Tổng hợp bộ đ ề
i u khiển mờ:
* Định nghĩa các biến vào ra:
Xác đị đặ
nh các biế ữ
n ngôn ng vào/ra và t tên cho chúng.
* Xác định tập mờ:
Định nghĩa các biến ngôn ngữ vào/ra bao gồm số các tập mờ và dạng các
hàm liên thuộc của chúng, cần xác định:
• Miề ị ậ ơ ở ủ ế
n giá tr v t lý (c s ) c a các bi n ngôn ng ữ vào/ra
• Số lượng tập mờ (giá trị ngôn ngữ)
Về ắ ố
nguyên t c, s lượng các giá trị ữ ỗ
ngôn ng cho m i biế ữ
n ngôn ng nên
nằm trong khoảng từ 3 đến 10 giá trị. Nếu số lượng giá trị ít hơn 3 thì có ít ý nghĩa,
vì không thực hiện được việc lấy vi phân. Nếu lớn hơn 10, khó có khả năng bao
quát vì ph ng 5
ải nghiên cứ ờ
u đầ đủ
y để đồng th i phân biệt khoả đến 9 phương án
khác nhau và có khả ă
n ng lưu giữ trong một thờ ắ
i gian ng n.
• Xác định hàm liên thuộc:
B i
ộ đ ều khiển
mờ cơ bản
...
dt
d
∫ dt
...
x(t) y’(t)
Hình 3.14:Bộ đ ề
i u khiển
mờ động.

37. 36
Chọn các hàm liên thuộc có phần chồng lên nhau và phủ kín miền giá trị vật
lý để trong quá trình đ ề
i u khiển không xuất hiện “lỗ hổ ợ ớ
ng”. Trong trường h p v i
một giá trị vật lý rõ x0 củ ế ậ ờ ằ
a bi n đầu vào mà t p m B’ đầu ra có độ cao b ng 0
(miền xác định là một tập rỗng) và bộ đ ề
i u khiển không thể đưa ra một quyết định
đ ề ể ặ ĩ ắ đ ề ể ợ
i u khi n nào, lý do là ho c không định ngh a được nguyên t c i u khi n phù h p
hoặc là do các tập mờ c h
ủa biến ngôn ngữ có những “lỗ ổng”. Cũng như ậ ớ
v y đối v i
biến ra, các hàm liên thuộc dạng hình thang vớ ế
i độ x p chồng lên nhau rất nhỏ, nhìn
chung không phù hợp với bộ đ ề
i u khiển mờ vì những lý do trên. Nó tạo ra một vùng
“chết” (dead zone) trong trạng thái làm việc của bộ đ ề
i u khiển. Trong một vài
trường hợp, chọn hàm liên thuộc dạng hình thang hoàn toàn hợp lý, đó là trường
hợp mà sự thay đổi các miền giá trị ủ
c a tín hiệu vào không kéo theo sự thay đổi bắt
buộc tương ứng cho miền giá trị củ ệ ộ
a tín hi u ra. Nói chung, hàm liên thu c được
chọn sao cho miền tin cậy của nó chỉ có một phầ ử ỉ ồ ạ ộ đ
n t , hay ch t n t i m t iểm vật lý
có độ phụ thuộc bằng độ cao của tập mờ.
• Rời rạc hóa các tập mờ:
Độ phân giải của các giá trị phụ thuộc được chọn trước hoặc là cho các nhóm
đ ề ể ờ
i u khi n m loạ ấ ẩ
i d u ph y động hoặ ố ắ
c s nguyên ng n (giá trị ụ ộ
ph thu c là các số
nguyên có độ dài 2 byte) hoặc theo byte (giá trị ụ ộ
ph thu c là các số không dấu có độ
dài 1 byte). Các khả năng để tổ ợ ệ ố ấ
ng h p các h th ng là r t khác nhau, phương pháp
rời rạc hóa sẽ là yếu tố quyết định giữa độ chính xác và tốc độ của bộ đ ề
i u khiển.
* Xây dựng các luậ đ ề
t i u khiển:
Trong việc xây dựng các luậ đ ề
t i u khiển (mệnh đề hợ ầ ư
p thành) c n l u ý là
không được tạo ra các “lỗ hổng” ở vùng lân cận đ ể
i m không, bởi vì khi gặp phải các
“lỗ hổng” xung quanh đ ể
i m làm việc bộ đ ề
i u khiển sẽ không thể làm việc đúng theo
như trình tự đã định. Ngoài ra, trong phần lớn các bộ đ ề
i u khiển, tín hiệu ra sẽ bằng
0 khi tất cả các tín hiệu vào bằng 0.
Để phát triển thêm, có thể chọ ệ
n h số an toàn cho từng luậ đ ề
t i u khiển, tức là
khi thiết lập luật hợp thành chung:

38. 37
R = R1 ∨ R2 ∨...∨ Rn
không phải tất cả các luậ đ ề
t i u khiển Rk, k = 1, 2, ..., n được tham gia một cách bình
đẳng mà theo một hệ số an toàn định trước. Ngoài những hệ số ừ
an toàn cho t ng
lu t
ậ đ ề
i u khiển còn có hệ số an toàn cho từng mệnh đề i
đ ều kiện của một luậ đ ề
t i u
khiển khi số các mệnh đề của nó nhiều hơn 1.
* Chọn thiết bị ợ
h p thành:
Có thể chọn thi c trên, bao g
ết bị ợ
h p thành theo những nguyên tắ ồm:
o sử dụng công thức có luật MAX-MIN, MAX-PROD,
o sử dụng công thức Lukasiewics có luật SUM-MIN, SUM-PROD,
o sử dụng tổng Einstein,
o sử dụng tổng trực tiếp, …
* Chọn nguyên lý giải mờ:
Sử dụ ị ọ
ng các phương pháp xác định giá tr đầu ra rõ, hay còn g i là quá trình
giải mờ hoặc rõ hoá. Phương pháp giả ờ ọ ũ ả
i m được ch n c ng gây nh hưởng đến độ
phức tạp và trạng thái làm việ ủ ộ
c c a toàn b hệ ố ế ế
th ng. Thông thường trong thi t k
h i
ệ thống đ ều khiển mờ, giải mờ bằ đ ể ọ ề ư
ng phương pháp i m tr ng tâm có nhi u u
đ ể ơ ả ở ế ả ự ủ
i m h n c , b i vì trong k t qu đều có s tham gia c a tấ ả ế
t c k t luậ ủ ậ
n c a các lu t
đ ề ể
i u khi n, Rk, k = 1, 2, …,n (mệ ợ
nh đề h p thành).
3.6 Đ ề
i u khi n m
ể ờ áp dụng trong các bộ biến đổi DC/DC
Hình 3.15 là hệ thố đ ề
ng i u khiển mờ cho các bộ biến đổi DC/DC . Các đầu vào của
b i
ộ đ ều khiển mờ bao gồm:
• sai lệ ữ đ ệ ế
ch e gi a i n áp tham chi u r
V và đ ệ
i n áp đầu ra O
V
• sự thay đổi của sai lệch e ký hiệu là ce .
Do đó ta có:

39. 38
O
r V
V
e −
= (3.38)
1
k
k e
e
ce −
−
= (3.39)
ở đây k
e là sai lệ ạ ờ đ ể ấ ẫ ứ
ch được xác định t i th i i m l y m u th k và 1
k
e − là sai lệch
được xác định tạ ờ
i th i đ ể ấ ẫ ứ
i m l y m u th k-1 .
Khi các bộ biến n
đổi DC/DC được đ ề
i u khiển bằng phương pháp đ ề
i u biế
độ rộ ủ ộ đ
ng xung (PWM), thì đầu ra c a b iều khiển mờ là độ rộ ộ
ng xung trong m t
chu kỳ (duty cycle) và được xác định như sau:
k
0
k d
d
d ∆
η
+
= (3.40)
ở đây k
d
∆ là thay đổi của độ rộ ậ ằ ộ đ ề ể ờ
ng xung được suy lu n b ng b i u khi n m tại
th i
ờ đ ể
i m lấy mẫu thứ k và η là một hệ ố
s hiệ ỉ ệ ệ ỉ ị ủ
u ch nh. Vi c hi u ch nh giá tr c a
hệ số η m c .
ột cách hợp lý sẽ làm tăng tính hiệu quả ủa bộ đ ề
i u khiển mờ

40. 39
Chương 4: Sử dụng Matlab Simulink và Plecs mô phỏng mạch
Flyback
4.1 Phần mềm mô phỏ đ ệ
ng i n tử công suất Plecs
Hiện tại có nhiều ph n m n t
ầ ềm mô phỏ đ ệ
ng i ử công su PSPICE,
ất như
CASPOC, SIMPLORER hay PESIM trong đó phần mềm PSPICE được sử dụng
nhiều nhất do tính năng thân thiện với người sử dụ ạ đ ệ ử
ng để phân tích các m ch i n t
tương tự công suất nhỏ. Tuy nhiên, khi thiết kế các thuậ đ ề ể
t toán i u khi n vòng kín
các phần mềm này thiếu đi các công cụ mô phỏng mạnh cần thiết .
Phần mềm Matlab/Simulink được sử dụ ộ ỏ ự
ng r ng rãi để mô ph ng động l c
học của các hệ thố ầ ề ồ ề
ng. Ph n m m này bao g m nhi u chương trình chuẩn và các hộp
công cụ như:
• Hộp cung cụ nhận dạng hệ thống (system identification),
• Thiế ế đ ề ể
t k i u khi n phi tuyến (non-linear control design),
• Logic mờ ạ ơ
(fuzzy logic) hay m ng n ron (neural networks).
• ...
Các phiên bản mới của Matlab/Simulink còn tích hợp chức năng mô phỏng
m i i
ạch đ ện và đ ện tử công suất qua hộp công cụ “SimPowerSystems”. Tuy nhiên,
hộp công cụ này chỉ tố đ ệ ử ấ ơ
t cho các đồ hình i n t công su t c bản và có tính demo.
Đối vớ ạ đ ệ ử ấ ớ
i các m ch i n t công su t m i, “SimPowerSystems” tạ ề
o nên quá nhi u
vòng lặ ố
p đại s khi mô phỏng quá độ và do đó thời gian mô phỏng quá độ là chậm.
Hộ ụ
p công c PLECS (Piece-wise Linear Electrical Circuit Simulation) là hộp
công cụ chuyên cho mô phỏng nhanh các mạ đ ệ
ch i n và đ ệ
i n tử công suất trong
Matlab/Simulink. Đây là một hộp công cụ “add-on” có nghĩa là không có sẵn trong
các phiên bản của Matlab/Simulink. Hộ ụ ể ở
p công c này được phát tri n b i Plexim,
một công ty dịch vụ của Việ ỹ ậ ụ ĩ
n k thu t liên bang Th y S . PLECS có giao diện thân
thiện với người sử dụ ố ỏ ạ đ ệ ử
ng và có t c độ mô ph ng nhanh do các m ch i n t công

41. 40
suất được xây dựng dựa trên mô hình không gian trạng thái đóng cắt (Switched
State-Space Models). Hơn thế nữa PLECS còn hỗ trợ tính toán tỏa nhiệt cho các
van bán dẫn sử ụ
d ng mô hình mạch nhiệt.
4.2 Mô phỏng
Mô phỏ ộ ế ở ợ ạ
ng b bi n đổi Flyback ba trường h p: khi ho t động bình thường,
khi đ ệ
i n áp đầu vào biến thiên và khi tải biến thiên .
Hình 4.1: Mô hình mô phỏng bộ biến đổi Flyback khi hoạt động bình thường
Hình 4.2: Mô hình mô ph n thiên
ỏng bộ biến đổi Flyback khi đ ệ
i n áp đầu vào biế

42. 41
Hình 4.3: Mô hình mô phỏng bộ biến đổi Flyback khi tải biến thiên
4.2.1 Sử ụ
d ng bộ đ ề
i u khiển PI
4.2.1.1 Mô hình mô phỏng bộ biến đổi Flyback sử dụ ộ đ ề ể ở ế
ng b i u khi n PI ch
độ bình thường
Hình 4.4: Mô hình mô phỏ đ ề
ng i u khiển PI cho bộ biến đổi Flyback trong Matlab

43. 42
Dạ đ ệ đ ệ ả đ ệ ớ
ng sóng i n áp, dòng i n trên t i 1 và 2, dòng i n qua MOSFET v i
b i
ộ đ ều khiển PI có K=0,012 00024
,
0
TI = :
Hình 4.5: Dạng sóng đ ệ
i n áp, dòng đ ệ
i n trên tải 1 và 2, dòng đ ệ
i n qua MOSFET
v i
ới bộ đ ều khiển PI ở chế độ bình thường

44. 43
Hình 4.6: Dạng sóng đ ệ
i n áp trên tải 1 với bộ đ ề ể ở ế
i u khi n PI ch độ bình thường
Nhận xét:
i
Ở chế độ hoạt động bình thường, thời gian xác lập của bộ đ ều khiển PI là
0,022s với giải sai lệch 2% , độ quá đ ề
i u chỉnh là 16,88% . Sai số đ ệ
i n áp đầu ra
0,26%.

45. 44
4.2.1.2 Mô hình mô phỏng bộ biến đổi Flyback sử dụ ộ đ ề ể ớ ả
ng b i u khi n PI v i t i
biến thiên
Hình 4.7: Mô hình mô phỏ đ ề
ng i u khiển PI cho bộ biến đổi Flyback trong Matlab
khi tải biến thiên

46. 45
Dạ đ ệ đ ệ ả đ ệ
ng sóng i n áp, dòng i n trên t i 1 và 2, dòng i n qua MOSFET:
Hình 4.8: Dạng sóng đ ệ
i n áp, dòng đ ệ
i n trên tải 1 và 2, dòng đ ệ
i n qua MOSFET
với bộ điều khiển PI khi tải biến thiên

47. 46
Hình 4.9: Dạng sóng đ ệ
i n áp trên tải 1 với bộ điều khiển PI khi tải biến thiên
Nhận xét:
Tạ ả ừ
i t=0,08 s R gi m t 4Ω xuống 0,8 Ω nhưng đến 0,09 s thì đ ệ
i n áp ra của
tải vẫn ở trạng thái ổn định nhưng dao động từ 4,84 đến 5,13 V. Sai số củ đ ệ
a i n áp
ra là 3,2%.

48. 47
4.2.1.3 Mô hình mô phỏng bộ biến đổi Flyback sử dụ ộ đ ề ể ớ
ng b i u khi n PI v i
đ ệ ế
i n áp đầu vào bi n thiên
Hình 4.10: Mô hình mô phỏ đ ề
ng i u khiển PI cho bộ bi i Flyback trong Matlab
ến đổ
khi đ ệ
i n áp đầu vào biến thiên

49. 48
D i i i i
ạng sóng đ ện áp, dòng đ ện trên tải 1 và 2, dòng đ ện qua MOSFET, đ ện áp đầu
vào của Flyback :
Hình 4.11: Dạng sóng đ ệ
i n áp, dòng đ ệ
i n trên tả đ ệ
i 1 và 2, dòng i n qua MOSFET,
đ ệ ớ ộ đ
i n áp đầu vào v i b i i
ều khiển PI khi đ ện áp đầu vào biến thiên

50. 49
Hình 4.12: Dạng sóng đ ệ
i n áp trên tải 1 vớ ộ đ
i b i i
ều khiển PI khi đ ện áp đầu vào
biến thiên
Nhận xét:
T i
ại t=0,08 s đ ện áp đầu vào của Flyback thay đổi từ 120V lên 170V nhưng n
đế
0,12s thì đ ệ
i n áp ra của tả ẫ ở ạ ổ ư ừ
i v n tr ng thái n định nh ng dao động t 4,995V đến
5,015 V. Sai số ủ đ ệ
c a i n áp đầu ra là 0,3%.

51. 50
4.2.2 Sử ụ
d ng bộ đ ề
i u khiển mờ
4.2.2.1Mô hình mô phỏng bộ biế ử ụ
n đổi Flyback s d ng bộ đ ề
i u khiển Fuzzy:
f=10000Hz
Hình 4.13: Mô hình mô phỏ đ ề
ng i u khi n m
ể ờ cho bộ biến đổi Flyback trong
Matlab

52. 51
Dạ đ ệ đ ệ ả đ ệ
ng sóng i n áp, dòng i n trên t i 1 và 2, dòng i n qua MOSFET:
Hình 4.14: Dạng sóng đ ệ
i n áp, dòng đ ệ
i n trên tải 1 và 2, dòng đ ệ
i n qua MOSFET
v i
ới bộ đ ều khiển mờ ở chế độ bình thường

53. 52
Hình 4.15: Dạng sóng đ ệ
i n áp trên tải 1 với bộ điều khiển mờ ở chế độ bình thường
Nhận xét:
Thời gian xác lập c u khi
ủa bộ đ ề
i ển mờ là 0,00157s và không có độ quá đ ề
i u chỉnh.
Sai số ủ đ ệ
c a i n áp ra là 0,7%

54. 53
4.2.2.2 Mô hình mô phỏng bộ biến đổi Flyback sử dụ ộ đ ề ể
ng b i u khi n Fuzzy
với tải biến thiên
Sơ ỏ
đồ mô ph ng:
Hình 4.16: Mô hình mô phỏ đ ề
ng i u khiển mờ cho bộ biến đổi Flyback trong
Matlab khi tải biến thiên

55. 54
D i i i
ạng sóng đ ện áp, dòng đ ện trên tải 1 và 2, dòng đ ện qua MOSFET:
Hình 4.17: Dạng sóng đ ệ
i n áp, dòng đ ệ
i n trên tải 1 và 2, dòng đ ệ
i n qua MOSFET
v i
ới bộ đ ều khiển mờ khi tải biến thiên

56. 55
Hình 4.18: Dạng sóng đ ệ
i n áp trên tải 1 với bộ đ ề ể ờ ả ế
i u khi n m khi t i bi n thiên
Nhận xét:
Tại t=0,005 s R giảm từ 4Ω xuống 0,8Ω như đ ệ
ng đến 0,01s thì i n áp ra của tải vẫn
ở ạ ổ ư ừ ố
tr ng thái n định nh ng dao động t 4,915 V đến 5,025 V. Sai s củ đ ệ
a i n áp ra
là 1,7%.

57. 56
4.2.2.3 Mô hình mô phỏng bộ biến đổi Flyback sử dụ ộ đ ề ể
ng b i u khi n Fuzzy
v i
ới đ ện áp đầu vào biến thiên
Hình 4.19: Mô hình mô phỏ đ ề
ng i u khiển mờ cho bộ biến đổi Flyback trong Matlab
khi đ ệ
i n áp đầu vào biến thiên

58. 57
D i i i i
ạng sóng đ ện áp, dòng đ ện trên tải 1 và 2, dòng đ ện qua MOSFET, đ ện áp đầu
vào của Flyback :
Hình 4.20: Dạng sóng đ ệ
i n áp, dòng đ ệ
i n trên tả đ ệ
i 1 và 2, dòng i n qua MOSFET,
đ ệ ớ ộ đ ề ể ờ đ ệ ế
i n áp đầu vào v i b i u khi n m khi i n áp đầu vào bi n thiên

59. 58
Hình 4.21: Dạng sóng đ ệ
i n áp trên tải 1 với bộ i i
đ ều khiển mờ khi đ ện áp đầu vào
biến thiên
Nhận xét:
Tại t=0,004 s U đầu vào của Flyback thay đổi từ ư
120V lên 170V nh ng đến 0,02s
thì điệ ủ ả ẫ ở ạ ổ ư ừ
n áp ra c a t i v n tr ng thái n định nh ng dao động t 4,97 V đến 5,03 V.
Sai số đ ệ
i n áp ra là 0,6%.

60. 59
4.3 So sánh:
4.3.1 Trạng thái hoạt động bình thường:
B i
ộ đ ều khiển mờ Bộ đ ề ể
i u khi n PI
Hình 4.22: Dạng sóng đ ệ
i n áp trên tải 1 vớ ộ đ ề ể ờ ộ đ ề ể ở
i b i u khi n m và b i u khi n PI
chế độ bình thường
Bộ đ ề ể ờ đ ề ỉ ộ đ ề ể
i u khi n m không có độ quá i u ch nh còn b i u khi n PI có độ
quá đ ề
i u chỉnh 16,88%. Bộ đ ề
i u khiển mờ có thời gian xác lập là 0,00157s ngắn
hơn nhiều so với bộ điều khiển PI có thời gian xác lậ ộ đ ề ể ờ
p 0,022 s. B i u khi n m có
sai số đ ệ
i n áp ra là 0,7% lớn hơn so với bộ đ ề
i u khiển PI có sai số đ ệ
i n áp ra là
0,26%.
4.3.2 Khi tải biến thiên
B i
ộ đ ều khiển mờ Bộ đ ề ể
i u khi n PI
Hình 4.23:Dạng sóng đ ệ
i n áp trên tải 1 với bộ đ ề ể ờ ộ đ ề ể
i u khi n m và b i u khi n PI
khi tải biến thiên

61. 60
Khi tải biế ừ
n thiên t 4Ω xuống 0,8Ω thì sai số đ ệ
i n áp ra của bộ đ ề
i u khiển
mờ là 1,7% nhỏ hơ ớ ộ đ ề ể Đ ệ ủ ộ đ ề ể
n so v i b i u khi n PI 3,2%. i n áp đỉnh c a b i u khi n
mờ (sau khi tả ế đ ệ ủ
i bi n thiên) là 5,303 V còn i n áp đỉnh c a bộ đ ề ể
i u khi n PI là
5,306 V.
4.3.3 Khi đ ệ
i n áp đầu vào biến thiên
B i
ộ đ ều khiển mờ Bộ đ ề
i u khiển PI
Hình 4.24: Dạng sóng đ ệ
i n áp trên tải 1 với bộ i i
đ ều khiển mờ và bộ đ ều
khiển PI khi đ ệ
i n áp đầu vào biến thiên
Khi đ ệ ế ừ
i n áp đầu vào bi n thiên t 120V lên đến 170 V thì sai số đ ệ
i n áp ra
c i i i
ủa bộ đ ều khiển mờ là 0,6% lớn hơn so với bộ đ ều khiển PI 0,3%. Đ ện áp đỉnh
c i
ủa bộ đ ều khiển mờ (sau khi đ ệ
i n áp đầu vào biến thiên) là 5,312 V còn đ ệ
i n áp
đỉnh củ ộ đ ề ể
a b i u khi n PI là 5,466 V.
4.4 Nhận xét đánh giá
Ta có nhận xét về đ ề
i u khiển mờ như sau:
* Ưu đ ể
i m:
- Đảm bảo n
được tính ổ định của hệ thống mà không cần khối lượng tính toán
l i i i
ớn và phức tạp trong khâu thiết kế như các loại đ ều khiển cổ đ ển như PID, đ ều
chỉnh sớm trễ pha.

62. 61
- Có thể ổ
t ng hợp bộ đ ề
i u khiển v n b
ới hàm truyền đạt phi tuyế ấ ỳ
t k .
- Giải quyết được các bài toán đ ề
i u khiển phức tạp, các bài toán mà trước đây
chưa giải quyết được như: hệ đ ề ể ế
i u khi n thi u thông tin, thông tin không chính xác
hay những thông tin mà sự chính xác của nó chỉ nhận thấy giữa các quan hệ của
chúng với nhau và cũng chỉ có thể mô tả được bằng ngôn ngữ. Như vậ đ ề ể
y i u khi n
mờ đã sao chụp được phương thức xử lý thông tin của con người và ta có thể tận
dụng được các tri thứ ệ ủ
c, kinh nghi m c a con người vào trong quá trình đ ề ể
i u khi n.
* Khuyế đ ể
t i m:
- Cho đến nay, các lý thuyết nghiên cứu về đ ề
i u khiển mờ vẫ ư
n còn ch a được
hoàn thi y vi ng h
ện. Vì vậ ệc tổ ợp bộ điều khiển mờ hoạt động một cách hoàn thiện
thì không đơn giản.
- Chính vì tính phi tuyến của hệ mờ ể ụ ữ
mà ta không th áp d ng nh ng thành tựu
của lý thuyết hệ tuyến tính cho hệ mờ ế ữ ế ậ ổ ệ
. Và vì th nh ng k t lu n t ng quát cho h
mờ hầu như khó đạt được.

63. 62
KẾT LUẬN
Luận văn đã tổng hợp quy trình thiết kế, mô phỏng và thực hiên bộ đ ề
i u
khiển mờ cho bộ biến đổi Flyback. Vớ ơ
i s đồ tác giả lự ọ ế ế ậ ă
a ch n và thi t k , lu n v n
chứng minh rằng u u
đ ề
i u khiển mờ có nhiề ư đ ể
i m vượt trội so với phương pháp
đ ề ể ư
i u khi n PI nh :
• Ở ế
ch độ hoạ ộ đ ề ể ờ đ ề
t động bình thường: b i u khi n m không có độ quá i u
chỉnh, thời gian xác lập là 0,00157 s, sai số đ ệ
i n áp đầu ra 0,7% .Bộ đ ề
i u
khiển PI có độ quá đ ề
i u chỉnh 16,88%, thời gian xác lập 0,022 s chậm hơn
r i
ất nhiều so với bộ đ ều khiển mờ; sai số đ ệ
i n áp đầu ra 0,26%.
• Ở ế
ch độ tả ế ừ
i bi n thiên t 4 Ω xuống 0,8 Ω : bộ đ ề
i u khiển mờ có đ ệ
i n áp ra
thay đổi từ 4,915 V đến 5,025 V, sai số đ ệ
i n áp ra 1,7%.Bộ đ ề
i u khiển PI có
đ ệ ừ ố
i n áp ra thay đổi t 4,84 V đến 5,13 V; sai s i i
đ ện áp ra 3,2%. Đ ện áp
đỉnh củ ộ đ ề ể ờ ả ế đ ệ
a b i u khi n m (sau khi t i bi n thiên) là 5,303 V còn i n áp
đỉnh củ ộ đ ề ể
a b i u khi n PI là 5,306 V.
• Ở ế đ ệ
ch độ i n áp đầu vào biến thiên từ 120 V lên 170 V: bộ đ ề
i u khiển mờ
có đ ệ
i n áp ra thay đổi từ 4,97 V đến 5,03 V, sai số đ ệ
i n áp ra 0,6 %.Bộ đ ề
i u
khiển PI có đ ệ
i n áp ra thay đổi từ 4,995 V đến 5,015 V sai số đ ệ
i n áp ra
0,3%.Đ ệ
i n áp đỉnh của bộ đ ề
i u khiển mờ (sau khi đ ệ
i n áp đầu vào biến
thiên) là 5,312 V còn đ ệ
i n áp đỉnh của bộ đ ề
i u khiển PI là 5,466 V.
Như vậy bộ đ ề
i u khiển mờ hoạt động tốt hơn bộ đ ề
i u khiển PI ở chế ạ
độ ho t
động bình thường và chế độ tả ế Đ ề ể ờ ạ ố ữ
i bi n thiên. i u khi n m ho t động t t cho nh ng
tải cần thời gian xác lập ngắn, không mong muốn có độ quá đ ề
i u chỉnh.
Chúng ta cũng có thể ả
c i thiện bộ i
đ ều khiển mờ bằng cách tăng số lượng các
lu t
ậ đ ề ể ờ ằ ă ố ộ ủ
i u khi n m b ng cách t ng s hàm liên thu c c a đầ đầ
u ra và u vào.
Tuy nhiên cần so sánh đánh giá hiệu quả kỹ ậ ế ủ
thu t, kinh t (giá thành) c a
ph n
ương pháp đ ề
i u khiển mờ cho các bộ biế đổi đ ệ
i n tử công suất trong các ứng
dụng cụ thể.
Từ ữ ư ế
nh ng u khuy t đ ể
i m của bộ đ ề
i u khiển mờ ta rút ra kết luận:

64. 63
• Việc sử dụ ộ đ ề ể ờ
ng b i u khi n m cho các hệ ố ầ
th ng c n độ an toàn cao, các
tham số thay đổi vẫ ị
n còn b hạ ế ầ ấ ụ đ ủ
n ch do yêu c u ch t lượng và m c ích c a
hệ thống chỉ có thể xác định và đạt được qua thực nghiệm.
• Bộ điều khiển mờ phải được phát triển qua thực nghiệm.
• Do có khả nă đ ề ỉ ổ ề ữ
ng i u ch nh được tính n định và b n v ng khi lượng thông
tin thu thập không chính xác nên các bộ cả ế ể ọ ạ ẻ ề
m bi n có th ch n lo i r ti n và
không cần độ chính xác cao.
Hướng phát triển của đề tài:
• Thiế ế ộ đ ề ể ứ ớ ế ạ ụ
t k hai b i u khi n tương ng v i hai ch độ ho t động liên t c và
gián n
đ ạ
o n của bộ biế đổi Flyback. Nghiên cứu quá trình chuyển chế đ ề
độ i u
khiển từ chế độ dòng liên tụ đ ạ
c sang gián o n hoặc ngược lại khi tải biến
thiên trong dải rộng.
• Nghiên cứu, thi ế ế ộ ế ớ đ ề ể ờ ệ ấ
t k b bi n đổi Flyback v i i u khi n m có hi u su t cao,
nhất là đối với tải có công suất vừa và lớn.
• Nghiên cứ ứ ụ đ ề ể ờ ộ ế đ ệ ử ấ
u, ng d ng i u khi n m trong các b bi n đổi i n t công su t
có ứng dụng khác nhau. Ví dụ trong các bộ inverter công nghiệp, trong các
bộ UPS.

65. 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Lê Văn Doanh, Nguyễn Thế Công, Trần Văn Thịnh (2005), Đ ệ
i n tử công suất,
Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật
2. Phan Xuân Minh, Nguyễn Doãn Phước (2006), Lý thuyế đ ề
t i u khiển mờ, Nhà
xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.
3. Trần Văn Thịnh (2009), Tính toán thiế ế
t k thiết bị đ ề
i u khiển, Nhà xuất bản giáo
dục Việt Nam.
4. E.Acha, V.G. Agelidis (2004), Power Electronic Control in Electrical Systems,
Newnes.
5. Marian K.Kazimierczuk (2008), Pulse-width Modulated DC-DC Power
Converter, John Wiley & Sons, Ltd.
6. Marty Brown (1990), Practical Switching Power Supply Design, Academic
Press, Inc.
7. Randall Shaffer (2007), Fundamentals of Power Electronics with Matlab,
Charles River Media.