ứng dụng logic mờ trong điều khiển hệ thống điều tốc động cơ diesel tàu thủy (khoa điện)

Điều nàytrái ngược với các động cơ đánh lửa như động cơ xăng hay động cơ ga sửdụng nhiên liệu khí sử dụng bộ đánh lửa để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu-không khí.. Mô-men xoắn mà động cơDie

Chương 1

TỔNG QUAN ĐỘNG CƠ DIESEL

1.1 Khái quát chung về động cơ Diesel

Động cơ Diesel hay còn gọi là động cơ nén cháy (compression-ignition)hay động cơ CI, được đặt theo tên của Rudolf Diesel Động cơ Diesel là mộtloại động cơ đốt trong, trong đó việc đánh lửa nhiên liệu được gây ra bởi nhiệt

độ cao của không khí trong xi lanh do nén cơ học (nén đoạn nhiệt) Điều nàytrái ngược với các động cơ đánh lửa như động cơ xăng hay động cơ ga (sửdụng nhiên liệu khí) sử dụng bộ đánh lửa để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu-không khí

Động cơ Diesel hoạt động bằng cách chỉ nén không khí Điều này làmtăng nhiệt độ không khí bên trong xi lanh lên cao đến mức nhiên liệu dieselđược phun vào buồng đốt tự bốc cháy Với nhiên liệu được đưa vào không khíngay trước khi đốt, sự phân tán của nhiên liệu không đồng đều; đây được gọi

là hỗn hợp nhiên liệu - không khí không đồng nhất Mô-men xoắn mà động cơDiesel tạo ra được điều khiển bằng cách điều khiển tỷ lệ nhiên liệu-không khí(λ); thay vì điều tiết khí nạp, động cơ diesel phụ thuộc vào việc thay đổi lượngnhiên liệu được phun và tỷ lệ nhiên liệu-không khí thường cao

Động cơ Diesel có hiệu suất nhiệt cao nhất (hiệu suất động cơ) của bất kỳđộng cơ đốt trong hoặc đốt ngoài thực tế nào do hệ số giãn nở rất cao và đốtcháy nghèo vốn có cho phép tản nhiệt bởi không khí dư thừa Một sự mất máthiệu suất nhỏ cũng được tránh so với động cơ xăng phun vô hướng hai thì vìnhiên liệu không cháy không có ở chụp xupap và do đó nhiên liệu không đitrực tiếp từ đầu vào ra ống xả Động cơ Diesel tốc độ thấp (như được sử dụngtrong tàu và các ứng dụng khác trong đó trọng lượng tổng thể của động cơtương đối không quan trọng) có thể đạt hiệu suất hiệu quả lên tới 55%.[1]

Động cơ Diesel có thể được thiết kế theo chu kỳ hai thì hoặc bốn thì.Chúng ban đầu được sử dụng như là một sự thay thế hiệu quả hơn so với động

cơ hơi nước cố định Từ những năm 1910, chúng đã được sử dụng trong tàungầm và tàu thủy Sau đó, nó còn được sử dụng trong đầu máy, xe tải, máyxây dựng và nhà máy điện Vào những năm 1930, chúng dần bắt đầu được sửdụng trong một vài chiếc ô tô Kể từ những năm 1970, việc sử dụng động cơdiesel trong các phương tiện trên đường và xe địa hình lớn hơn ở Mỹ đã tănglên Theo Konrad Reif, trung bình ở EU, ô tô diesel chiếm một nửa số ô tômới đăng ký [2]

Các động cơ Diesel lớn nhất thế giới được đưa vào sử dụng là động cơDiesel thủy phi cơ 14 xi-lanh, hai thì; chúng tạo ra công suất cực đại gần 100

MW mỗi cái [3]

1.2 Đặc điểm

Các đặc điểm của động cơ diesel là: [4]

Nén đánh lửa: Do nén gần như đoạn nhiệt, nhiên liệu bốc cháy mà không

có bất kỳ thiết bị đánh lửa nào như bugi

Sự hình thành hỗn hợp bên trong buồng đốt: Không khí và nhiên liệuđược trộn trong buồng đốt chứ không phải trong ống dẫn khí vào

Điều chỉnh tốc độ động cơ chỉ bằng chất lượng hỗn hợp: Thay vì điều tiếthỗn hợp nhiên liệu-không khí, lượng mô-men xoắn được tạo ra (dẫn đếnchênh lệch tốc độ quay của trục khuỷu) chỉ được thiết lập bằng khối lượngnhiên liệu được phun, luôn luôn trộn với càng nhiều không khí càng tốt

Hỗn hợp nhiên liệu - không khí không đồng nhất: Sự phân tán không khí

và nhiên liệu trong buồng đốt không đồng đều

Tỷ lệ không khí cao: Do luôn chạy với không khí nhiều nhất có thể và

không phụ thuộc vào hỗn hợp chính xác của không khí và nhiên liệu, động cơ

diesel có không khí tỷ lệ nhiên liệu nghèo hơn so với phép đo lường

Ngọn lửa khuếch tán: Khi đốt cháy, trước tiên oxy phải khuếch tán vào

ngọn lửa, thay vì phải trộn oxy và nhiên liệu trước khi đốt, điều này sẽ dẫnđến ngọn lửa trộn sẵn

Nhiên liệu có hiệu suất đánh lửa cao: Vì động cơ Diesel chỉ dựa vào nén

đánh lửa, nhiên liệu có hiệu suất đánh lửa cao (chỉ số Cetane) là lý tưởng chohoạt động của động cơ thích hợp, nhiên liệu có khả năng chống va đập tốt (chỉ

số octan) như xăng là tối ưu cho động cơ Diesel

1.3 Chu kỳ của động cơ diesel

Hình 1.1 Sơ đồ Sơ đồ p-V chu trình diesel

Sơ đồ p-V cho chu trình Diesel lý tưởng Chu trình theo các số 1-4 theo chiềukim đồng hồ Trục hoành là thể tích của xi lanh Trong chu trình Diesel, quátrình đốt cháy xảy ra ở áp suất gần như không đổi Trên sơ đồ này, công đượctạo ra cho mỗi chu kỳ tương ứng với diện tích trong vòng lặp

1.4 Kết cấu chung động cơ Diesel

Động cơ bao gồm các chi tiết cố định, các chi tiết chuyển động, cơ cấu phốikhí và các hệ thống đảm bảo sự làm việc của nó cũng như các cơ cấu phụ và

thiết bị (thiết bị điều khiển, điều chỉnh tự động, tổ hợp tăng áp và các thiết bịkhác).

1.4.1 Các chi tiết cố định

Các chi tiết cố định gồm: bệ, khung, khối xi lanh, nắp và các chi tiếtliên kết chúng với nhau

Bệ động cơ được bắt chặt với khung bệ trong buồng máy Trục khuỷu

được đặt trên các ổ đỡ, các ổ đỡ trục khuỷu được bố trí trên khung bệ động cơ.Đối với động cơ nhỏ ổ đỡ trục khuỷu được đúc rời từng chiếc gọi là ổ đỡ treo,với động cơ lớn ổ đỡ được chế tạo bằng cách hàn hoặc đúc ngay trên bệ đỡ.Với khung kín thì phần dưới của ổ đỡ nó có bố trí máng lót Phần dưới cácmáng lót có bố trí các lỗ cấp dầu bôi trơn

Với các khung hở máng lót được chế tạo rời bằng thép tấm và lắp ghép vớiphần dưới khung bằng các guzông Phần dưới của khung bệ dùng làm thùnggóp dầu chảy từ các chi tiết chuyển động xuống (gọi là các te)

Khung thân đặt trên khung bệ được chế tạo bằng cách đúc từ gang

hoặc thép, có thể hàn từ các tấm thép Khung thân động cơ thấp tốc được chếtạo thành các khối riêng và được lắp ghép lại với nhau theo dạng chữ A hoặcdạng khối Xi lanh được bố trí trong khung thân Khoảng giữa các khung thânđược che kín bằng các nắp thép, đối với động cơ lớn trên các nắp có bố trí cửakiểm tra và van an toàn tránh áp suất cao trong các te Các te là phần khônggian phía dưới của khung bệ và khung thân thường dùng để chứa dầu bôi trơntuần hoàn Với các kết cấu hiện đại khung thân được chế tạo thành khối hoặcmột khối để nâng cao độ vững chắc của các te

Xi lanh gồm vỏ bọc phía ngoài và ống lót phía trong Ống lót xi lanh

được ép vào sơ mi xi lanh, giữa chúng là khoang trống cho nước tuần hoàn.Ống lót thường được chế tạo từ gang kết cấu Peclít hay gang có mạ Crôm và

Niken Xi lanh được chế tạo riêng biệt hoặc đúc thành khối (phụ thuộc vàoloại động cơ).

Xi lanh, thân và bệ được liên kết với nhau bằng các bu lông dài Do áplực khí lên buồng cháy nên khung động cơ chịu kéo, dùng bu lông liên kết nối

xi lanh, thân, bệ cho phép giảm lực kéo của chúng Các bu lông liên kết siếtchặt với lực lớn hơn so với lực phát sinh của khí cháy sinh ra trong xi lanh, do

đó khối xi lanh và khung thân chịu nén

Nắp xi lanh dùng để đóng kín thể tích công tác, nắp xi lanh có bố trí

xupáp nạp, xả, khởi động, an toàn, vòi phun nhiên liệu, van chỉ thị

Nắp xi lanh có kết cấu phức tạp, có các khoang trống để nước tuần hoàn, cácgân tăng độ bền và các lỗ để lắp với các đường ống khác Nắp chịu ứng suấtnhiệt và cơ lớn, bởi thế vật liệu để chế tạo nó cần phải có giới hạn bền và hệ

số dẫn nhiệt cao, hệ số giản dài nhỏ, chịu nhiệt tốt

1.4.2 Các chi tiết chuyển động

Với động cơ có đầu chữ thập các chi tiết chuyển động chủ yếu gồm:piston và các chi tiết lắp trên nó, thanh nối, đầu chữ thập, biên, trục khuỷu,bánh đà, với động cơ hình thùng không có thanh nối và đầu chữ thập

Piston là chi tiết tiếp nhận lực khí cháy và truyền lực đến biên, trục

khuỷu Piston làm việc trong điều kiện chịu lực nặng nề, chịu nhiệt cao

Thể tích công tác được bao bởi đáy nắp xi lanh, đỉnh piston và phần bề mặtlàm việc của xi lanh khi piston ở điểm chết trên gọi là buồng cháy nhiên liệu

Về mặt kết cấu và công nghệ chế tạo thì piston là chi tiết phức tạp, kim loạidùng để chế tạo piston cần phải đảm bảo cơ tính khi nhiệt độ cao truyền nhiệt

và chịu mòn tốt

Piston gồm phần đầu và phần dẫn hướng Đỉnh và bề mặt bên bố trí tạiphần đầu piston Trên bề mặt bên bố trí các rãnh xéc măng khí và xéc măng

dầu Với động cơ thấp tốc tải lớn phần đầu piston thường được chế tạo từ thépchịu nhiệt, phần dẫn hướng thường được chế tạo từ gang hoặc hợp kim nhôm.

Xéc măng khí đảm bảo làm kín và truyền nhiệt từ đầu piston đến bề

mặt ống lót xi lanh Để đảm bảo kín khí phụ thuộc vào loại động cơ thường bốtrí từ 2-7 xéc măng phía trên cùng, phần còn lại bố trí xéc măng dầu dùng đểgạt dầu bôi trơn và tăng tính tin cậy làm việc của nhóm piston Piston cácđộng cơ thấp tốc và một số động cơ trung tốc được làm mát bằng nước hoặcdầu tuần hoàn

Cán piston được chế tạo từ thép các bon dùng để nối piston với đầu

chữ thập, lực khí cháy từ piston truyền đến cơ cấu biên khuỷu thông qua biên(thanh truyền)

Đầu chữ thập nối cán với đầu nhỏ biên tiếp nhận lực đẩy ngang và

truyền nó cho bệ trượt Đầu chữ thập đảm bảo chuyển động thẳng đứng củapiston, nên làm giảm độ mài mòn ống lót xi lanh

Biên được chế tạo từ thép các bon hoặc thép hợp kim, biến chuyển

động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu, truyền lực

từ piston đến trục khuỷu, nối liền với cổ biên thông qua bạc đỡ

Trục khuỷu là một trong các chi tiết quan trọng nhất, đắt tiền và chế

tạo phức tạp Công suất có ích do động cơ sinh ra được đo trên mặt bích racủa trục khuỷu Mô men quay truyền cho chong chóng thông qua hệ trục haythiết bị nhận lực khác Trục khuỷu chịu lực uốn, xoắn lớn, các lực này luônluôn thay đổi về dấu và trị số, vì thế để chế tạo trục khuỷu người ta dùng thép

và gang chất lượng cao Trục khuỷu động cơ thấp tốc công suất lớn được tínhtoán để suốt thời gian làm việc không phải sưả chữa lớn, khoảng 60÷80 nghìngiờ và hơn, nghĩa là trong suốt thời gian làm việc của tàu

Bánh đà được lắp ráp ở phần cuối trục khuỷu, có khối lượng lớn, dùng

để duy trì mức độ không đồng đều đã cho của trục khuỷu và hệ trục, tích luỹ

công dư trong hành trình sinh công của piston và giải phóng cho hệ trục trongcác hành trình tiêu tốn công Với các động cơ tàu thuỷ thấp tốc nhiều xi lanhthì bánh răng lắp ráp trên trục có công dụng như bánh đà.

Các chi tiết của cơ cấu phối khí Trục phối khí được trục khuỷu dẫn

động thông qua hệ thống bánh răng hay xích truyền động, trên trục phối khí

có bố trí cam phối khí và cam nhiên liệu đảm bảo điều khiển xupáp nạp, xả,phun nhiên liệu đúng thời điểm và theo thứ tự đã xác định trong hành trìnhtiến cũng như lùi

1.4.3 Các hệ thống

Để đảm bảo quá trình làm việc của động cơ dùng các hệ thống sau đây:

- Hệ thống nhiên liệu: dùng để chuẩn bị nhiên liệu và cấp vào xi lanh đúng

thời điểm với lượng xác định

- Hệ thống dầu nhờn: cấp dầu bôi trơn cho bề mặt làm việc các chi tiết

chuyển động tương đối với nhau và làm mát các chi tiết này

- Hệ thống làm mát: dùng để làm mát các chi tiết và các cơ cấu có nhiệt độ

cao

- Hệ thống khí nén: dùng để khởi động và hãm động cơ.

- Hệ thống đảo chiều: dùng để đảo chiều quay trục khuỷu.

- Hệ thống nạp thải: dùng để đảm bảo lượng không khí cấp vào xi lanh động

Động cơ Diesel phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt, không bị hạnchế khí nạp ngoài bộ lọc khí và hệ thống ống khí vào và không có chân khôngđường ống vào để thêm tải ký sinh và tổn thất bơm do pít-tông bị kéo xuống

so với chân không của hệ thống hút Làm đầy xi lanh với không khí trong khíquyển được hỗ trợ và hiệu suất thể tích được tăng lên vì lý do tương tự

Mặc dù hiệu quả nhiên liệu (khối lượng đốt cháy với mỗi đơn vị nănglượng được tạo ra) của động cơ diesel giảm ở mức tải thấp hơn, nhưng nókhông giảm nhanh như động cơ xăng hoặc tua bin thông thường.[5]

Hình 1.2 Xe buýt chạy bằng diesel sinh học

Động cơ diesel có thể đốt cháy một số lượng rất lớn loại nhiên liệu, baogồm một số loại dầu nhiên liệu, có lợi thế hơn nhiên liệu như xăng Những ưuđiểm này bao gồm:

+ Chi phí nhiên liệu thấp, vì dầu nhiên liệu tương đối rẻ

+ Đặc tính bôi trơn tốt

+ Mật độ năng lượng cao

+ Nguy cơ bắt lửa thấp, vì chúng không tạo thành hơi dễ cháy

+ Diesel sinh học là một loại nhiên liệu không dựa trên dầu mỏ (thông quatransesterification) có thể chạy trực tiếp trong nhiều động cơ diesel, trong khi

động cơ xăng cần điều chỉnh để chạy nhiên liệu tổng hợp hoặc sử dụng chúnglàm phụ gia cho xăng (ví dụ: ethanol được thêm vào gasohol).

Động cơ Diesel có hành vi thải khí thải rất tốt Khí thải chứa lượng tốithiểu carbon monoxide và Hiđrôcacbon Động cơ diesel phun trực tiếp phát ralượng nitơ oxit như động cơ chu trình Otto Tuy nhiên, động cơ được bơm vàobuồng xoáy và buồng đốt trước, phát ra nitơ oxit ít hơn khoảng 50% so vớiđộng cơ chu trình Otto khi chạy đầy tải.[6] So với động cơ chu trình Otto,động cơ diesel phát thải các chất ô nhiễm ít hơn 10 lần và carbon dioxide íthơn 3 lần.[7]

Chúng không có hệ thống đánh lửa điện cao áp, dẫn đến độ tin cậy cao

và dễ dàng thích nghi với môi trường ẩm ướt Việc không có cuộn dây, dâybugi, v.v., cũng giúp loại bỏ nguồn phát xạ tần số vô tuyến có thể gây nhiễucho các thiết bị dẫn đường và liên lạc, đặc biệt quan trọng trong các ứng dụnghàng hải và máy bay, và để ngăn chặn nhiễu với kính viễn vọng vô tuyến (Vì

lý do này, chỉ các phương tiện chạy bằng diesel mới được phép ở các khu vựccủa Vùng yên lặng vô tuyến điện quốc gia.) [8]

Động cơ Diesel có thể chấp nhận áp suất tăng áp hoặc tăng áp tua bin

mà không có bất kỳ giới hạn tự nhiên nào, [9] chỉ bị giới hạn bởi thiết kế vàgiới hạn vận hành của các bộ phận động cơ, chẳng hạn như áp suất, tốc độ vàtải Điều này không giống như động cơ xăng, chắc chắn sẽ phát nổ ở áp suấtcao hơn nếu điều chỉnh động cơ và/hoặc điều chỉnh chỉ số octan nhiên liệukhông được thực hiện để bù vào

1.6 Ứng dụng

1.6.1 Thủy phi cơ

Một trong tám xi lanh 3200 I.H.P Harland và Wolff - Động cơ dieselBurmeister & Wain được lắp đặt trong động cơ thuyền máy Glenapp Đây là

động cơ Diesel công suất cao nhất (1920) được lắp đặt trong một con tàu.(người đàn ông đứng dưới bên phải để so sánh kích thước).

Hình 1.3 Thủy phi cơ 3200 I.H.P Harland và Wolff

Hình 1.4 Thủy phi cơ Diesel – điện Kilo 636.3

Các yêu cầu cho động cơ diesel hàng hải rất khác nhau tùy thuộc vàoứng dụng Đối với ứng dụng quân sự và thuyền cỡ trung bình, động cơ dieselbốn thì tốc độ trung bình là phù hợp nhất Những động cơ này thường có tới

24 xi-lanh và đi kèm với đầu ra công suất trong khu vực Megawatt một chữsố.[10]

Hình 1.5 Quay tay quay một động cơ diesel thuyền trong Hồ Inle (Myanmar).

Thuyền nhỏ có thể sử dụng động cơ diesel xe tải Các tàu lớn sử dụngđộng cơ diesel hai thì cực kỳ hiệu quả, tốc độ thấp Chúng có thể đạt hiệu suấtlên tới 55% Không giống như hầu hết các động cơ diesel thông thường, động

cơ thủy phi cơ hai thì sử dụng dầu nặng có độ nhớt cao Tàu ngầm thường sửdụng động cơ Diesel-điện.[11]

Các động cơ diesel đầu tiên dùng cho tàu được chế tạo bởi A B.Diesels Motorer Stockholm vào năm 1903 Những động cơ này là các đơn vị

ba xi-lanh 120 PS (88 kW) và bốn xi-lanh 180 PS (132 kW) và được sử dụngcho tàu Nga Trong Thế chiến I, đặc biệt là phát triển động cơ diesel tàu ngầmtiến bộ nhanh chóng Vào cuối Chiến tranh, các động cơ hai thì kiểu pistonhoạt động kép với công suất lên tới 12.200 PS (9 MW) đã được chế tạo để sửdụng trên biển.[12]

1.6.2 Hàng không

Chẳng hạn, động cơ diesel đã được sử dụng trong máy bay trước Thếchiến II, trong chiếc khinh khí cầu LZ 129 Hindenburg, được trang bị bốnđộng cơ diesel Daimler-Benz DB 602, [13] hoặc trong một số máy bayJunkers có động cơ Jumo 205.[92] Cho đến cuối những năm 1970, vẫn chưa

Hình 1.6 Động cơ diesel Daimler-Benz DB 602

có bất kỳ ứng dụng nào của động cơ diesel trong máy bay Năm 1978, Karl H.Bergey lập luận rằng, "khả năng của một động cơ diesel hàng không nóichung trong tương lai gần khá mơ hồ".[14] Trong những năm gần đây (2016),động cơ diesel đã được sử dụng trong máy bay không người lái (UAV) do có

độ tin cậy, độ bền và mức tiêu thụ nhiên liệu thấp.[15]

Hình 1.7 Máy bay không người lái (UAV)

Đầu năm 2019, AOPA đã báo cáo rằng một mô hình động cơ diesel chomáy bay hàng không nói chung đang "tiến tới vạch đích".[16]

Động cơ Diesel địa hình, trong các Xe khách, Xe thương mại, xe tải,Đầu máy xe lửa,…

Hình 1.8 Động cơ diesel làm mát bằng không khí của chiếc Porsche 218 1959

Động cơ Diesel địa hình thường được sử dụng cho các thiết bị xâydựng Hiệu quả nhiên liệu, độ tin cậy và dễ bảo trì là rất quan trọng đối vớicác động cơ như vậy trong khi công suất cao và hoạt động yên tĩnh là khôngđáng kể Do đó, phun nhiên liệu điều khiển cơ học và làm mát không khí vẫncòn rất phổ biến Công suất chung của động cơ diesel xe địa hình khác nhaurất nhiều, với các đơn vị nhỏ nhất là từ 3kW và động cơ mạnh nhất là động cơ

xe tải hạng nặng.[10]

1.6.3 Động cơ diesel cố định

Hình 1.9 Ba bộ máy phát điện diesel 7SRL của English Electric đang được lắp đặt

tại Nhà máy điện Saateni, Zanzibar 1955

Động cơ Diesel cố định thường được sử dụng để phát điện nhưng cũng

để cung cấp năng lượng cho máy nén dàn lạnh hoặc các loại máy nén hoặcmáy bơm khác Thông thường, các động cơ này chạy vĩnh viễn với hầu hết tảimột phần hoặc không liên tục với đầy tải Động cơ diesel cố định cung cấpnăng lượng cho máy phát điện tạo ra dòng điện xoay chiều, thường hoạt độngvới tải xoay chiều, nhưng tần số quay cố định Điều này là do tần số cố địnhcủa nguồn chính là 50 Hz (Châu Âu) hoặc 60 Hz (Hoa Kỳ) Tần số quay trụckhuỷu của động cơ được chọn sao cho tần số của nguồn điện là bội số của nó

Để phù hợp với thực tế, tần số quay của trục khuỷu là 25 Hz (1500 mỗi phút)hoặc 30 Hz (1800 mỗi phút).[17]

1.7 Phân loại và nhãn hiệu động cơ

1.7.1 Phân loại động cơ

Động cơ Diesel tàu thuỷ có thể phân loại theo các dấu hiệu đặc trưng chủyếu sau:

- Theo cách thực hiện chu trình công tác: phân ra động cơ bốn kỳ, hai

kỳ; động cơ bốn kỳ chu trình công tác hoàn thành sau bốn hành trình của

piston, động cơ hai kỳ chu trình công tác được thực hiện sau hai hành trìnhcủa piston;

- Theo phương pháp tác động:

+ Tác động đơn: chu trình công tác thực hiện chỉ trong một khoang xi lanh ở

phía trên piston;

+ Tác động kép: chu trình công tác được thực hiện ở hai khoang của xi lanh,

nghĩa là phần phía trên piston và phần phía dưới piston, phương án này khôngđược sử dụng trên đội tàu biển do phức tạp và ứng suất nhiệt lớn;

+ Với phương án piston đối hướng trong một xi lanh thì buồng cháy chungđược bố trí tại ĐCT;

- Theo phương pháp nạp khí vào xi lanh:

+ Không tăng áp: không khí nạp vào xi lanh được thực hiện nhờ piston hút

không khí môi trường xung quanh, phương án này được dùng cho một sốđộng cơ công suất nhỏ;

+ Có tăng áp: không khí nạp vào xi lanh có áp suất cao nhờ máy nén tăng áp

dẫn động bằng cơ giới hoặc tua bin khí thải, phương án này được dùng rộngrãi cho tất cả các loại động cơ, đặc biệt là động cơ diesel tàu thủy có côngsuất vừa và lớn;

- Theo phương pháp phân bố xi lanh:

- Theo kết cấu buồng cháy:

+ Buồng cháy thống nhất (được sử dụng chủ yếu đối với động cơ có côngsuất trung bình và công suất lớn);

+ Buồng cháy bán phân cách (với động cơ có buồng cháy trên đỉnh piston);+ buồng cháy phân cách có hai hoặc nhiều khoang buồng cháy (sử dụng chocác động cơ cao tốc có công suất nhỏ);

- Theo kết cấu cơ cấu piston-biên khuỷu:

+ Động cơ hình thùng: phần dẫn hướng là thân piston, lực pháp tuyến khícháy truyền lên thành xi lanh thông qua thân piston;

+ Động cơ có đầu chữ thập: phần dẫn hướng là con trượt của đầu chữ thập,con trượt dịch chuyển song song với bề mặt trượt và truyền áp lực lên thànhthanh trượt;

- Theo sự thay đổi hướng quay trục khuỷu phân ra:

+ Động cơ không tự đảo chiều: trục khuỷu động cơ quay theo 1 chiều(thường dùng đối với động cơ diesel phụ hoặc động cơ chính làm việc vớichong chóng biến bước);

+ Động cơ tự đảo chiều: chiều quay trục khuỷu được thay đổi nhờ thiết bị đảochiều, thiết bị đảo chiều được thay đổi nhờ pha phối khí (với động cơ chínhtàu thuỷ truyền trực tiếp đến chân vịt);

- Theo số vòng quay trục khuỷu phân ra:

+ Động cơ thấp tốc : n ≤ 350 v/ph.;

+ Động cơ trung tốc: n =350÷750 v/ph.;

+ Động cơ cao tốc: n = 750÷2500 v/ph.;

- Theo công dụng phân ra:

+ Động cơ chính tự đảo chiều truyền động trực tiếp tới chong chóng;

+ Động cơ chính không tự đảo chiều lai máy phát hay chong chóng biếnbước;

+ Động cơ phụ không đảo chiều dẫn động cơ cấu phụ (máy phát, máy nén vàcác thiết bị khác)

1.7.2 Nhãn hiệu động cơ Diesel tàu thuỷ

Các nhãn hiệu động cơ cho biết kích thước chủ yếu, kết cấu đặc biệtcủa động cơ

+ Các động cơ do Cộng hoà liên bang Nga chế tạo: Ч-động cơ bốn kỳ;Д- động cơ hai kỳ; Γ- động cơ chính; P - động cơ đảo chiều; C - động cơ cókhớp nối đảo chiều; Π- truyền động qua hộp số; K- đầu chữ thập; H- động cơtăng áp; số đầu-số xi lanh, các chữ cái đặc trưng cho động cơ, phần phân số -

tử số là đường kính xi lanh, mẫu số là hành trình piston, cm Các số sau phân

số là số kiểu loại động cơ Ví dụ động cơ diesel tàu thuỷ 8 xi lanh có đầu chữthập, tự đảo chiều, có tăng áp, kiểu thứ 3, đường kính xi lanh 740 mm và hànhtrình piston 1600 mm có nhãn hiệu: 8ДKPH 74/160-3

Tại một vài nhà máy chế tạo động cơ của Cộng hoà liên bang Nga ngoàinhãn hiệu theo chuẩn còn sử dụng nhãn hiệu của nhà máy Ví dụ: Nhãn hiệucủa nhà máy ДБ-6 ứng với nhãn hiệu chuẩn 6ДKPH74/160; nhãn hiệu củanhà máy điezen 14Д100 ứng với nhãn hiệu chuẩn là 10ДH20,7/(2x25,4)-động cơ hai kỳ đối hướng, không tự đảo chiều, tăng áp liên hợp có đường kính

xi lanh 207 mm, hành trình mỗi piston 254 mm Theo nhãn hiệu nhà máyđộng cơ Д50 dùng trên tàu thuỷ ứng với nhãn hiệu chuẩn là 6ЧH31,8/33-động cơ 4 kỳ không tự đảo chiều có tăng áp bằng tua bin khí thải; 6 xi lanh;đường kính xi lanh 318 mm; hành trình piston 330 mm

+ Các động cơ hãng SKL chế tạo: D-điezen; V- bốn kỳ; Z- hai kỳ; hành trình piston bé (S/D≤1,3); hành trình piston trung bình (S/D>1,3); A- có

K-tăng áp; S- có bộ li hợp đảo chiều; U- tự đảo chiều; số đầu- số xi lanh; số thứ2- hành trình piston, cm; số thứ 3- số lần cải tiến.

Ví dụ: 6NVD36AU- động cơ diesel bốn kỳ, 6 xi lanh, hành trình piston 36

cm, có tăng áp, tự đảo chiều, có tỷ số S/D>1,3

+ Các động cơ hãng SKODA chế tạo: S- không tự đảo chiều; R- đảochiều; L- máy quay trái; P- máy quay phải; PN- tăng áp bằng tua bin khí xả ;

số đầu- số xi lanh; số thứ 2- đường kính xi lanh, mm; số La mã - số lần cảitiến

Ví dụ: 6L350PN- động cơ tăng áp bằng tua bin khí xả , có chiều quay trái,

6 xi lanh, đường kính xi lanh 350 mm

+ Các động cơ hãng BURMEISTER &VAIN chế tạo: M- động cơ bốnkỳ; V- động cơ hai kỳ; F- có đảo chiều; T- đầu chữ thập; B- có tua bin tăng áptua bin khí thải; H- động cơ phụ; số đầu- chỉ số xi lanh; số thứ 2- chỉ đườngkính xi lanh, cm; số thứ 3- hành trình piston, cm (nếu có 3 số), nếu có 2 số thì

số đầu chỉ đường kính xi lanh, số sau là hành trình piston Ví dụ: động cơ tàu thuỷ, bốn kỳ, tăng áp, có guốc trượt, đường kính xi lanh D=21

+ Các động cơ hãng MAN chế tạo: V- động cơ bốn kỳ; Z- động cơ haikỳ; K- động cơ có đầu chữ thập; O- động cơ hình thùng; C, D, E- động cơ cótăng áp thấp, trung bình và cao; L- có làm mát không khí tăng áp; T- có buồngđốt phân cách; số đầu - số xi lanh; tử số của phân số - đường kính xi lanh, cm;mẫu số - hành trình piston, cm.

Ví dụ: Động cơ K6Z57/80C (6ÄKPH 57/80) là động cơ có đầu chữ thập,

6 xi lanh, hai kỳ, với đường kính xi lanh 570 mm, hành trình piston 800 mm,

có tăng áp bằng tua bin khí xả

+ Các động cơ hãng MITSUBSHI của Nhật chế tạo: T- không có đầu chữthập; C- có đầu chữ thập; U- quét thẳng qua xupáp ; E- tăng áp tua bin khí xả;V- động cơ chữ V; W-động cơ chữ W; Z- kết cấu mới; A, C cuối cùng- cảitiến lần thứ 1, 2; tử số của phân số-đường kính xi lanh, mm; mẫu số- hànhtrình piston, mm

+ Các động cơ hãng DOCKSFORD của Anh chế tạo: PJ-tên người thiết kếđầu tiên; N-có bố trí bơm quét bên hông; T, J- tăng áp tua bin khí xả ; số đầu:đường kính xi lanh, cm; số cuối- số xi lanh; các động cơ diesel hai kỳ đều cóguốc trượt, piston đối đỉnh

+ Các động cơ hãng STORK của Hà lan chế tạo: R- bốn kỳ; T - hai kỳ; buồng cháy xoáy lốc; H- buồng cháy kiểu Hexman; O- tự đảo chiều; o- tăng

B-áp tua bin khí xả ; K- làm mát không khí tăng B-áp (động cơ bốn kỳ); L- quétthẳng qua xu páp; số đầu số xi lanh; tử số của phân số đường kính xi lanh, cm;mẫu số hành trình piston, cm

+ Các động cơ hãng FIAT của Italia chế tạo: S, SS-động cơ có tăng áp; T-óbàn trượt và đường kính xi lanh đến 600 mm; C, B-động cơ được cải tiến; R-động cơ bốn kỳ, đảo chiều số-đường kính xi lanh Ví dụ: 480TS; B680S;900S

+ Các động cơ hãng GOTAVERKEN của Thuỵ điển chế tạo: DM- diesel; tác dụng đơn giản; G-có bàn trượt; U- có tăng áp; S- bệ và giá động cơ hàn;A- bệ hàn, còn giá đúc; tử số của phân số- đường kính xi lanh; mẫu số- hànhtrình piston, mm; số tiếp theo- số xi lanh Ví dụ: DM 520/900 VGA-U.

V-1.8 Sự phát triển trong tương lai

Vào giữa những năm 2010, các mục tiêu phát triển chính cho động cơdiesel trong tương lai được mô tả là cải thiện khí thải, giảm mức tiêu thụ nhiênliệu và tăng tuổi thọ (2014).[18][19] Người ta nói rằng động cơ diesel, đặcbiệt là động cơ diesel cho xe thương mại, sẽ vẫn là động cơ xe quan trọng nhấtcho đến giữa những năm 2030 Các biên tập viên cho rằng độ phức tạp củađộng cơ diesel sẽ tăng hơn nữa (2014).[20] Một số biên tập viên mong đợi sựhội tụ trong tương lai của các nguyên lý hoạt động của động cơ diesel và Otto

do các bước phát triển động cơ Otto được thực hiện theo hướng đánh lửa nénnạp đồng nhất (2017).[21]

Chương 2

ĐIỀU KHIỂN MỜ

2.1 Giới thiệu chung

Điều khiển mờ thường được sử dụng trong các hệ thống sau đây:

Trong những thập niên gần đây việc nghiên cứu các thuật toán điều khiểntiếp cận với tư duy con người được gọi là điều khiển trí tuệ nhân tạo, là lĩnhvực phát triển khá mạnh mẽ Ưu điểm của điều khiển mờ so với các phươngpháp điều khiển kinh điển là có thể tổng hợp được bộ điều khiển mà khôngcần biết trước cấu trúc và tham số của hệ thống một cách chính xác Nhữngứng dụng gần đây về hệ điều khiển mờ đã mang lại nhiều hiệu quả đáng kểtrong các hệ điều khiển hiện đại, nó đã giải quyết được nhiều bài toán điềukhiển phức tạp mà trước đây chưa thể giải quyết trọn vẹn Hệ điều khiển mờ

sử dụng được các kinh nghiệm vận hành đối tượng và các xử lý điều khiểncủa chuyên gia trong thuật toán điều khiển, do vậy hệ điều khiển mờ là mộtbước tiến gần tới tư duy con người Việc ứng dụng kỹ thuật mờ trong thiết kếxây dựng hệ điều khiển cho truyền động có cấu trúc và tham số biến đổi làhướng nghiên cứu mới mẻ, còn nhiều tiềm năng để khai thác, là hướng nghiêncứu có khả năng đáp ứng được các yêu cầu chất lượng của hệ và khắc phụcđược các nhược điểm của các hướng nghiên cứu khác Nhược điểm chính củaphương pháp là để tổng hợp được bộ điều khiển mờ cần phải có kinh nghiệmcủa các chuyên gia để xây dựng các luật điều khiển phù hợp

Logic mờ ( Fuzzy logic) là dựa trên thông tin không được đầy đủ hoặckhông chính xác, con người suy luận đưa ra cách xử lý và điều khiển chínhxác hệ thống phức tạp hoặc đối tượng mà trước đây chưa giải quyết được [22]Điều khiển mờ sử dụng kinh nghiệm vận hành đối tượng và các xử lýđiều khiển của các chuyên gia trong thuật toán điều khiển, do vậy hệ điềukhiển mờ là một bước tiến gần hơn tới tư duy của con người

- Hệ thống đều khiển phi tuyến.

- Hệ thống điều khiển mà các thông tin đầu vào hoặc đầu ra là không đầy

Các nguyên lý điều khiển “mờ” tuy chúng có thể khác nhau về các mệnh

đề điều kiện, nhưng đều có một cấu trúc:

“NẾU THÌ ” theo một hay nhiều điều kiện

Vậy bản chất nguyên lý điều khiển mờ là xây dựng mô hình, xây dựngthuật toán để điều khiển theo nguyên lý điều khiển mờ, nói cách khác là làmcách nào để có thể tổng quát hóa chúng thành một nguyên lý điều khiển mờchung và từ đó áp dụng cho các quá trình tương tự

Điều khiển mờ chiếm một vị trí rất quan trọng trong điều khiển học kỹthuật hiện đại Kỹ thuật điều khiển này đồng nghĩa với độ chính xác và khảnăng thực hiện Những ứng dụng trong công nghiệp của điều khiển mờ rộngrãi như: điều khiển nhiệt độ, điều khiển giao thông vận tải, điều khiển trongcông nghiệp và dân dụng Trong thực tế, bộ điều khiển kinh điển thường bị

bế tắc khi gặp những bài toán có độ phức tạp của hệ thống cao, thường xuyênthay đổi trạng thái, cấu trúc và tham số của đối tượng Bộ điều khiển đượcthiết kế dựa trên cơ sở logic mờ giải quyết được vấn đề trên và càng đơn giảnhơn trong việc thực hiện giải pháp này

Ưu điểm của điều khiển mờ: So với các giải pháp kỹ thuật được áp dụng

để tổng hợp các hệ thống điều khiển từ trước đến nay thì phương pháp tổnghợp hệ thống bằng bộ điều khiển mờ có những ưu điểm rõ rệt sau đây:

- Khối lượng công việc thiết kế được giảm đi nhiều do không cần phải sửdụng mô hình đối tượng trong việc tổng hợp hệ thống Với các bài toán thiết

kế hệ thống điều khiển có độ phức tạp cao thì giải pháp sử dụng bộ điều khiển

mờ sẽ cho phép giảm khối lượng tính toán và giá thành sản phẩm

- Logic mờ có thể mô hình hóa các hàm phi tuyến với độ phức tạp cao

- Bộ điều khiển mờ được xây dựng dựa trên kinh nghiệm của các chuyêngia

- Có thể kết hợp điều khiển mờ với nhiều kỹ thuật điều khiển thích hợpkhác

- Bộ điều khiển mờ được xây dựng dựa trên ngôn ngữ tự nhiên, vì vậy rấtgần gũi với cuộc sống hàng ngày

- Bộ điều khiển mờ dễ hiểu và dễ thay đổi hơn so với các bộ điều khiểnkhác

- Trong nhiều trường hợp bộ điều khiển mờ làm việc làm việc ổn địnhhơn, bền vững hơn và có chất lượng ổn định cao hơn

- Bộ điều khiển mờ còn có khả năng xử lý các giá trị vào/ra biểu diễndưới dạng dấu phẩy động với độ chính xác cao nên chúng có khả năng điềukhiển đối tượng một cách "rõ ràng" và "chính xác"

2.2 Định nghĩa tập mờ.

Logic mờ bắt đầu với khái niệm tập mờ

Khái niệm về tập hợp đã được hình thành trên nền tảng logic và đượcđịnh nghĩa như một sự xếp đặt chung các vật, các đối tượng có cùng chungmột tính chất, được gọi là phần tử của tập hợp đó Ý nghĩa logic của kháiniệm tập hợp được xác định ở chỗ một vật hoặc một đối tượng bất kỳ chỉ cóthể có hai khả năng hoặc là phần tử của tập đang xét hoặc không

Xét tập hợp A ở trên Ánh xạ A{0,1} định nghĩa trên tập A như sau:

Như vậy trong lý thuyết kinh điển, hàm liên thuộc hoàn toàn tương đương vớiđịnh nghĩa một tập hợp Từ định nghĩa về một tập hợp A bất kỳ ta có thể xácđịnh được hàm liên thuộc  A (x) cho tập hợp đó và ngược lại từ hàm liên thuộc

B: R  [0,1]

Như vậy, khác với tập hợp kinh điển A, từ “định nghĩa kinh điển” của tập

“mờ” B hoặc C không suy ra được hàm liên thuộc B(x) hoặc C(x) củachúng Do đó ta có định nghĩa về tập mờ như sau

Tập mờ F xác định trên tập kinh điển X là một tập mà mỗi phần tử của nó làmột cặp các giá trị (x, F(x) trong đó x  X và F là ánh xạ F: X  [0,1]Ánh xạ F được gọi là hàm liên thuộc của tập mờ F Tập kinh điển X đượcgọi là tập nền (hay vũ trụ) của tập mờ F.

2.3 Một vài dạng hàm liên thuộc thường được sử dụng

Hàm liên thuộc được xây dựng dựa trên các đường thẳng: Dạng này có ưuđiểm là đơn giản Chúng gồm hai dạng chính là: tam giác và hình thang

Hàm liên thuộc được xây dựng dựa trên đường cong phân bố Gauss: kiểu thứnhất là đường cong Gauss dạng đơn giản và kiểu thứ hai là sự kết hợp haiđường cong Gauss khác nhau ở hai phía Cả hai đường cong này đều có ưuđiểm là trơn và không gẫy ở mọi điểm nên chúng là phương pháp phổ biến đểxác định tập mờ

Ngoài ra, hàm liên thuộc còn có thể có một số dạng ít phổ biến (chỉ được

sử dụng trong một số ứng dụng nhất định) Đó là các dạng sigma và dạngđường cong Z, Pi và S

2.4 Xây dựng mô hình mờ cho đối tượng

Hiện nay có hai quan điểm về mô hình mờ thường được sử dụng Đó là môhình mờ Mamdani và mô hình mờ Sugeno

2.4.1 Mô hình mờ Mamdani.

Phương pháp suy diễn mờ của Mamdani được coi là phương pháp luận phổbiến nhất Phương pháp này được Sbrahim Mamdani giới thiệu lần đầu vàonăm 1975 dựa trên các tài liệu của Lofti Zadeh 1973 về các thuật toán mờ Từ

đó đến nay, quá trình suy diễn mờ đã thay đổi tuy nhiên chúng vẫn giữ đượccác ý tưởng cơ bản nhất

Mô hình mờ Mandani gồm ba thành phần:

Sơ đồ khối của bộ điều khiển gồm có 4 khối: khối mờ hóa (fuzzifiers),khối hợp thành, khối luật mờ và khối giải mờ (defuzzifiers) Ta có thể biểu

diễn mô hình mờ Mamdani như hình 2.1.

Khối mờ hóa (fuzzifiers)

Mờ hoá được định nghĩa như sự ánh xạ (sự làm tương ứng) từ tập các giátrị thực (giá trị rõ) x*U  R n thành lập các giá trị mờ ~

'

A

ở trong U Hệthống mờ như là một bộ xấp xỉ vạn năng Nguyên tắc chung việc thực hiện

- Nếu có nhiễu ở đầu vào thì viêc mờ hoá sẽ góp phần khử nhiễu

- Việc mờ hoá phải tạo điều kiện đơn giản cho tính toán sau này

Thông thường có 3 phương pháp mờ hóa: Mờ hóa đơn trị, mờ hóa Gaus(Gaussian fuzzifier) và mờ hóa hình tam giác (Triangular fuzzifier) Thường

sử dụng mờ hóa Gaus hoặc mờ hóa hình tam giác vì hai phương pháp này

Nếu x = x*

Nếu x ≠ x*

không những cho phép tính tóan tương đối đơn giản mà còn đồng thời có thểkhử nhiễu đầu vào

a Mờ hoá đơn trị (Singleton fuzzifier) Mờ hoá đơn trị là từ các điểm giá trị

thực x * U lấy các giá trị đơn trị của tập mờ ~

với hàm liên thuộc Gaus

c Mờ hoá hình tam giác (Triangular Fuzzifier) Mờ hoá hình tam giác là từcác điểm giá trị thực x * Ulấy các giá trị trong tập mờ ~

Ví dụ đại lượng tốc độ có những giá trị có thể được nêu dưới dạng ngôn ngữnhư sau: rất chậm, chậm, trung bình, nhanh và rất nhanh

Mỗi giá trị ngôn ngữ đó của biến tốc độ được xác định bằng một tập mờ địnhnghĩa trên tập nền là tập các số thực dương chỉ giá trị vật lý x (đơn vị là km/h)của biến tốc độ v như 40km/h, 50km/h,.v…v… Hàm liên thuộc tương ứng củachúng được ký hiệu bằng: rất chậm(x), chậm(x), trung bình(x), nhanh(x), rất nhanh (x) Như vậy biến tốc độ v có hai miền giá trị khác nhau:

- Miền các giá trị ngôn ngữ

N = {rất chậm, chậm, trung bình, nhanh, rất nhanh}

Ánh xạ 2.3 có tên gọi là quá trình mờ hóa của giá trị rõ x.

2.4.1.2 Khâu thực hiện luật hợp thành.

Khâu thực hiện luật hợp thành gồm 2 khối đó là khối luật mờ và khối hợpthành

Khối luật mờ (suy luận mờ) bao gồm tập các luật “Nếu … Thì” dựa vàocác luật mờ cơ sở được người thiết kế viết ra cho thích hợp với từng biến vàgiá trị của các biến ngôn ngữ theo quan hệ mờ Vào/Ra

Khối hợp thành dùng để biến đổi các giá trị mờ hoá của biến ngôn ngữ đầuvào thành các giá trị mờ của biến ngôn ngữ đầu ra theo các luật hợp thành nàođó

Khâu thực hiện luật hợp thành, có tên gọi là thiết bị hợp thành, xử lý vector

và cho giá trị mờ B’ của tập biến đầu ra

Cho hai biến ngôn ngữ  và  Nếu biến  nhận giá trị (mờ) A với hàm liênthuộc A(x) và  nhận giá trị (mờ) B với hàm liên thuộc B(y) thì biểu thức:

= A được gọi là mệnh đề điều kiện và  = B được gọi là mệnh đề kết luậnNếu ký hiệu mệnh đề  = A là p và mệnh đề  = B là q thì mệnh đề hợp thành:

A(xo)  C(y)

Ta có công thức xác định hàm liên thuộc cho mệnh đề hợp thành B’ = A  B

B'(y) = min{A, B(y)} , được gọi là quy tắc hợp thành MIN

B'(y) = A.B(y) , được gọi là quy tắc hợp thành PROD

Đây là hai quy tắc hợp thành thường được dùng trong lý thuyết điều khiển mờ

để mô tả mệnh đề hợp thành A  B

Hàm liên thuộc AB(y) của mệnh đề hợp thành A  B sẽ được ký hiệu là

R Ta có luật hợp thành là tên chung gọi mô hình R biểu diễn một hay nhiềuhàm liên thuộc cho một hay nhiều mệnh đề hợp thành, nói cách khác luật hợp

thành được hiểu là một tập hợp của nhiều mệnh đề hợp thành Một luật hợpthành chỉ có một mệnh đề hợp thành được gọi là luật hợp thành đơn Ngượclại nếu nó có nhiều hơn một mệnh đề hợp thành ta sẽ gọi nó là luật hợp thànhkép Phần lớn các hệ mờ trong thực tế đều có mô hình là luật hợp thành kép.Ngoài ra R còn có một số tên gọi khác phụ thuộc vào cách kết hợp các mệnh

đề hợp thành (max hay sum) và quy tắc sử dụng trong từng mệnh đề hợpthành (MIN hay PROD):

- Luật hợp thành max-PROD, nếu các hàm liên thuộc thành phần được xácđịnh theo quy tắc hợp thành PROD và phép hợp giữa các mệnh đề hợp thànhđược lấy theo luật max

- Luật hợp thành max-MIN, nếu các hàm liên thuộc thành phần được xác địnhtheo quy tắc hợp thành MIN và phép hợp giữa các mệnh đề hợp thành đượclấy theo luật max

- Luật hợp thành sum-MIN, nếu các hàm liên thuộc thành phần được xác địnhtheo quy tắc hợp thành MIN và phép hợp được lấy theo công thứcLukasiewicz

- Luật hợp thành sum-PROD, nếu các hàm liên thuộc thành phần được cácđịnh theo quy tắc hợp thành PROD và phép hợp được lấy theo công thức

Lukasiewicz hình 2.2

Hình (a) Hàm liên thuộc A(x) và B(y)

Hình (b) AB(y) xác định theo quy tắc min

Hình (c) AB(y) xác định theo quy tắc PROD

R1 : Nếu  = A1 Thì  = B1 hoặc

R2: Nếu  = A2 Thì  = B2 hoặc

Hình 2.2 Hàm liên thuộc của luật hợp thành

Tổng quát, ta xét thuật toán xây dựng luật hợp thành có nhiều mệnh đề hợpthành Xét luật hợp thành gồm p mệnh đề hợp thành:

Gọi hàm liên thuộc của Ak và Bk là Ak(x) và Bk(y) với k = 1, 2 , , p.Tổng quát lại, thuật toán triển khai R = R1  R2   RP sẽ như sau:

- Rời rạc hóa X tại n điểm x1, x2, , xn và Y tại m điểm y1, y2, , ym

- Xác định các vector Ak(x) và Bk(y), k = 1, 2, , p theo

TAk = (Ak(x1), Ak(x21), , Ak(xnl))

TBk = (Bk(y1), Bk(y21), , Bk(yml))

- Xác định mô hình cho luật điều khiển

Rk = Ak TBk = rijk với i = 1, , n và j = 1, , m (2.6)Trong đó phép nhân được thay bằng phép tính lấy cực tiểu min khi sử dụngquy tắc hợp thành MIN.

- Xác định luật hợp thành R = (max {rijk k = 1,2, , p}) (2.7)Từng mệnh đề nên được mô hình hoá thống nhất theo một quy tắc chung, ví

dụ hoặc theo quy tắc max-MIN hoặc theo max-PROD Khi đó các luật điềukhiển Rk sẽ có một tên chung là luật hợp thành max-MIN hoặc luật hợp thànhmax-PROD Tên chung này cũng sẽ là tên gọi của luật hợp thành R Ngoài ra,khi công thức xác định luật hợp thành R ở trên được thay bằng công thức

R

1

,1

Thì ta sẽ có luật hợp thành sum-MIN và sum-PROD tương ứng

Luật hợp thành sum-MIN và sum-PROD có tính thống kê hơn so với luật hợpthành max-MIN và max-PROD vì nó tính đến mọi giá trị đầu ra của mọi mệnh

Giải mờ được định nghĩa như là sự ánh xạ (sự làm tương ứng) từ tập mờ

B trong tập cơ sở V (thuộc tập số thực R ; V R ; đó là đầu ra của khối hợpthành và suy luận mờ) thành giá trị rõ đầu ra y  V Như vậy nhiệm vụ củagiải mờ là tìm một điểm rõ y  V làm đại diện tốt nhất cho tập mờ B Có bađiều lưu ý sau đây lúc chọn phương pháp giải mờ :

- Tính hợp lý của kết quả Điểm rõ y * Vlà điểm đại diện (cho "năng lượng")của tập mờ B, điều này có thể cảm nhận trực giác tính hợp lý của kết quả khi

đã có hàm liên thuộc của tập mờ B

- Việc tính toán đơn giản Đây là điều rất quan trọng để tính toán nhanh, vìcác bộ điều khiển mờ thường làm việc ở thời gian thực

- Tính liên tục Một sự thay đổi nhỏ trong tập mờ B chỉ làm thay đổi nhỏ kếtquả giải mờ, nghĩa là không gây ra thay đổi đột biến giá trị giải mờ y  V Như vậy giải mờ là quá trình xác định một giá trị rõ ở đầu ra theo hàm liênthuộc hợp thành đã tìm được từ các luật hợp thành và điều kiện đầu vào Có

ba phương pháp giải mờ thường dùng là : phương pháp cực đại, phương pháptrọng tâm và phương pháp trung bình tâm

Giải mờ theo phương pháp cực đại: Gồm hai bước:

Bước 1: Xác định miền chứa giá trị rõ đầu ra Đó là miền G, mà giá trị rõ đầu

ra y’ có hàm liên thuộc đạt giả trị cực đại, nghĩa là :

Hình 2.3 Giải mờ bằng phương pháp cực đại

Trong hình 2.3 thì G là khoảng {y1, y2] của miền giá trị của tập mờ đầu

ra B2 của luật điều khiển R2