Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 1
PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Phần lớn các đối tượng trong tự nhiên mang tính phi tuyến- Đó là những đối
tượng phức tạp nhất mà quan hệ vào ra không thể mô tả bằng phương trình vi phân
hoặc sai phân tuyến tính. Ví dụ như bồn chứa chất lỏng; lò nhiệt; cánh tay máy;
động cơ xoay chiều….Việc xác định mô hình toán học để phục vụ cho việc điều
khiển là tương đối khó, nhiều trường hợp phải sử dụng mô hình thực nghiệm.
Nhận dạng hệ thống là một trong những công việc đầu tiên phải thực hiện
khi giải quyết một bài toán điều khiển tự động, nó quyết định công việc và hiệu quả
công việc điều khiển hệ thống về sau.
2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
a.Ý nghĩa khoa học.
Hiện nay lĩnh vực điều khiển tự động đã phát triển mạnh mẽ, các bộ điều
khiển được xây dựng để điều khiển các đối tượng khác nhau, có thể là đối tượng
tuyến tính, có thể là đối tượng phi tuyến phức tạp, do đó việc tìm kiếm cũng như
xây dựng các thuật toán điều khiển sẽ đáp ứng nhu cầu hết sức bức thiết của người
làm kỹ thuật.
b.Ý nghĩa thực tiễn.
Các kết quả dự kiến dùng để nhận dạng hệ phi tuyến, nâng cao chất lượng
điều khiển của hệ này
3. Mục đích nghiên cứu
Để điều chỉnh được chính xác một đối tượng, trước tiên ta phải hiểu rõ tất cả
các thông số của đối tượng đó. Đối với đối tượng có thông số tải thay đổi như một
số đối tượng phi tuyến, ta cần nhận dạng đặc tính vào – ra của nó để đảm bảo tạo ra
tín hiệu điều khiển thích nghi được chính xác hơn.
4. Phương pháp nghiên cứu.
- Đọc và nghiên cứu tài liệu liên quan đến đề tài
GVHD: TS. TRẦN XUÂN MINH HV: NGUYỄN THU HIỀN TĐH
K12
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 2

= a(x
i
)
1.3. CẤU TRÚC MẠNG NƠ RON
1.6. MẠNG NƠ RON TRUYỀN THẲNG VÀ MẠNG NƠ RON HỔI QUY
1.6.1. Mạng nơron truyền thẳng.
1.7. CÁC ỨNG DỤNG CỦA MẠNG NƠ RON
Các ứng dụng cụ thể của mạng nơ ron có thể tóm tắt như sau:
• Lĩnh vực vũ trụ hàng không:
• Điều khiển tự động
• Ngân hàng
• Trong hình sự
• Quốc phòng
• Trong y học

GVHD: TS. TRẦN XUÂN MINH HV: NGUYỄN THU HIỀN TĐH
K12
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 3
CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP ỨNG DỤNG MẠNG NƠ RON TRONG
NHẬN DẠNG
2.1. KHÁI QUÁT CHUNG
2.1.1 Đặt vấn đề
Xét một bài toán điều khiển theo nguyên tắc phản hổi như trên hình 2.1
W(t) e(t) u(t) y(t)
Hình 2.1. điều khiển theo nguyên tắc phản hồi đầu ra
Việc xây dựng mô hình cho đối tượng được gọi là mô hình hoá. Người ta
thường phân chia các phương pháp mô hình hoá ra làm hai loại:
- Phương pháp lý thuyết
- Phương pháp thực nghiệm
2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP NHẬN DẠNG

CHƯƠNG 3
ỨNG DỤNG MẠNG NƠRON NHẬN DẠNG HỆ PHI TUYẾN
3.1 HỆ PHI TUYẾN
3.1.1 Mô hình toán học

u
1
(t) y
1
(t)
: : : :
u
m
(t) y
p
(t)
3.2. ỨNG DỤNG MẠNG NƠRON VÀO NHẬN DẠNG HỆ PHI TUYẾN
Đối tượng phi tuyến được lựa chọn để kiểm chứng khả năng nhận dạng của
mạng nơ-ron là Thiết bị khuấy trộn liên tục. Sơ đồ thiết bị được minh họa trong
hình 3-6:
Hình 3- 6 Sơ đồ Thiết bị khuấy trộn liên tục
Một sản phẩm được pha chế từ hai dòng nguyên liệu vào có nồng độ chất A
khác nhau, sao cho nồng độ của sản phẩm ra như mong muốn. Trong hình 3-6 sử
dụng các kí hiệu như sau:
1 2
,w w
: lưu lượng khối lượng của hai dòng nguyên liệu vào (kg/phút)
1 2
,x x
: nồng độ phần trăm theo chất X của hai dòng nguyên liệu vào (0 1)

x
1
x2
0.2
x1
0.8
w2
200
w
300
Product 4
Product 3
Product 2
Product 1
Nong do
1
s
Muc nuoc
1
s
Gain 1
0.001
Gain
0.001
w1
1
h
t
1
w

0.4023
0.4028
0.4023
0.4017
0.4012
0.4007
0.4001
0.4002
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
194.8892
194.8892
194.8892
194.8892
103.1399
103.1399
103.1399
103.1399
103.1399
72.2633
72.2633

28
29
30
31
32
33
103.2102
103.2102
54.3753
54.3753
54.3753
54.3753
54.3753
85.7426
85.7426
85.7426
85.7426
85.7426
76.1948
76.1948
76.1948
76.1948
76.1948
5.4449
5.4449
5.4449
5.4449
5.4449
0.4002
0.4002

272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
72.2633
72.2633
72.2633
128.8383
128.8383
128.8383
128.8383
128.8383
185.9987
185.9987
185.9987
185.9987
185.9987
80.4889
80.4889
80.4889
80.4889
80.4889

35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
112.4914
112.4914
112.4914
112.4914
112.4914
42.2497
42.2497
42.2497
42.2497

0.3866
0.3862
0.3859
0.3856
0.3853
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
176.8647
165.0365
165.0365

0.4200
0.4192
0.4183
0.4175
0.4166
0.4158
0.4166
0.4173
0.4181
0.4188
0.4196
GVHD: TS. TRẦN XUÂN MINH HV: NGUYỄN THU HIỀN TĐH
K12
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 9
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71

0.3898
0.3913
0.3927
0.3935
0.3943
0.3951
0.3958
0.3965
0.3955
0.3944
0.3933
0.3922
0.3911
0.3925
0.3939
0.3953
0.3966
0.3980
0.3975
0.3971
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315

31.3184
168.4329
168.4329
168.4329
0.4191
0.4187
0.4182
0.4178
0.4174
0.4162
0.4150
0.4138
0.4127
0.4115
0.4101
0.4088
0.4074
0.4060
0.4047
0.4037
0.4027
0.4018
0.4008
0.3999
0.4008
0.4017
GVHD: TS. TRẦN XUÂN MINH HV: NGUYỄN THU HIỀN TĐH
K12
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 10
78

15.2586
15.2586
51.3874
51.3874
51.3874
51.3874
51.3874
68.6019
68.6019
68.6019
68.6019
68.6019
191.4320
0.3966
0.3962
0.3958
0.3946
0.3935
0.3924
0.3913
0.3902
0.3892
0.3881
0.3870
0.3859
0.3848
0.3843
0.3837
0.3832
0.3827

52.2859
52.2859
52.2859
52.2859
168.8457
168.8457
168.8457
168.8457
168.8457
189.1022
189.1022
189.1022
189.1022
189.1022
40.4507
40.4507
40.4507
40.4507
40.4507
0.4027
0.4036
0.4044
0.4037
0.4031
0.4024
0.4017
0.4010
0.4020
0.4029
0.4038

116
117
118
119
120
121
191.4320
191.4320
191.4320
191.4320
198.1757
198.1757
198.1757
198.1757
198.1757
138.3373
138.3373
138.3373
138.3373
138.3373
35.2631
35.2631
35.2631
35.2631
35.2631
67.3553
67.3553
67.3553
0.3808
0.3823

360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
54.7712
54.7712
54.7712
54.7712
54.7712
139.7296
139.7296
139.7296
139.7296
139.7296
35.2119
35.2119
35.2119
35.2119
35.2119
5.9804
5.9804
5.9804

123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
67.3553
67.3553
41.1885
41.1885
41.1885
41.1885
41.1885
55.3888
55.3888

0.3876
0.3880
0.3886
0.3891
0.3896
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
113.3028
113.3028
113.3028

0.3912
0.3900
0.3889
0.3882
0.3876
0.3869
0.3863
0.3856
0.3852
0.3847
0.3843
GVHD: TS. TRẦN XUÂN MINH HV: NGUYỄN THU HIỀN TĐH
K12
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 13
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159

0.3899
0.3891
0.3883
0.3875
0.3867
0.3882
0.3897
0.3912
0.3926
0.3940
0.3942
0.3944
0.3946
0.3948
0.3950
0.3938
0.3927
0.3916
0.3904
0.3893
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403

184.2675
184.2675
184.2675
184.2957
0.3838
0.3834
0.3826
0.3818
0.3810
0.3802
0.3794
0.3789
0.3784
0.3779
0.3774
0.3769
0.3763
0.3757
0.3751
0.3745
0.3740
0.3756
0.3771
0.3787
0.3802
0.3817
GVHD: TS. TRẦN XUÂN MINH HV: NGUYỄN THU HIỀN TĐH
K12
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 14
166

135.7608
135.7608
135.7608
135.7608
131.5363
131.5363
131.5363
131.5363
131.5363
129.9035
129.9035
129.9035
129.9035
0.3886
0.3879
0.3873
0.3866
0.3859
0.3854
0.3849
0.3843
0.3838
0.3833
0.3840
0.3847
0.3854
0.3861
0.3867
0.3873
0.3879

184.2957
58.2012
58.2012
58.2012
58.2012
58.2012
186.9639
186.9639
186.9639
186.9639
186.9639
102.6756
102.6756
102.6756
102.6756
102.6756
68.9239
68.9239
68.9239
0.3832
0.3847
0.3861
0.3875
0.3889
0.3884
0.3879
0.3874
0.3869
0.3864
0.3879

204
205
206
207
208
209
129.9035
88.5539
88.5539
88.5539
88.5539
88.5539
124.8891
124.8891
124.8891
124.8891
124.8891
11.9259
11.9259
11.9259
11.9259
11.9259
39.4370
39.4370
39.4370
39.4370
39.4370
16.8968
0.3913
0.3918

448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
68.9239
68.9239
3.7906
3.7906
3.7906
3.7906
3.7906
108.0248
108.0248
108.0248
108.0248
108.0248
172.4436
172.4436
172.4436
172.4436
172.4436
60.3253

211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
16.8968
16.8968
16.8968
16.8968
184.7768
184.7768
184.7768
184.7768
184.7768

0.3926
0.3938
0.3949
0.3960
0.3973
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
88.0101
88.0101
88.0101

0.3975
0.3983
0.3992
0.4000
0.4008
0.4003
0.3998
0.3993
0.3988
0.3983
0.3971
GVHD: TS. TRẦN XUÂN MINH HV: NGUYỄN THU HIỀN TĐH
K12
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 17
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247

0.3956
0.3952
0.3949
0.3945
0.3942
0.3951
0.3961
0.3970
0.3980
0.3989
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
11.2712

0.3864
0.3860
0.3859
0.3858
0.3857
0.3857
0.3856
Bảng 3- Bảng dữ liệu vào-ra
GVHD: TS. TRẦN XUÂN MINH HV: NGUYỄN THU HIỀN TĐH
K12
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 18
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
0
50
100
150
200
time
w1
Tin hieu vao
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
0.37
0.38
0.39
0.4
0.41
0.42
0.43
time
y

1000 Epochs
# Parameters
Effective Number of Parameters = 34.3806
Hình 3- 14 Đồ thị quá trình huấn luyện mạng
Từ đồ thị ta thấy rằng sau 1000 bước lặp, thuật toán huấn luyện mạng đã bắt
đầu hội tụ. Chỉ số sse (sum squared error) đánh giá sai lệch giữa tín hiệu ra của
mạng và tín hiệu ra đích rất nhỏ, bằng
8
2.49217 10
−
×
, cho thấy chất lượng huấn
luyện mạng rất tốt.
KẾT LUẬN VÀ HỨƠNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
GVHD: TS. TRẦN XUÂN MINH HV: NGUYỄN THU HIỀN TĐH
K12
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 20
Luận văn đã hoàn thành những yêu cầu đặt ra là khảo sát về một phương
pháp ứng dụng mạng nơ ron nhận dạng đối tượng phi tuyến cụ thể là thiết bị khuấy
trộn liên tục với độ chính xác cao.
Các đóng góp chính và hướng phát triển của đề tài nghiên cứu:
- Đã tổng hợp được các tài liệu về mạng nơ ron và các ứng dụng của nó để
có cái nhìn tổng quan về kết cấu, các luật học và các phương pháp ứng dụng mạng
nơ ron trong nhận dạng.
- Bằng phương pháp phân tích, so sánh về cấu trúc, các loại luật học và khả
năng ứng dụng thực tiễn của các loại mạng nơ ron và mô hình của nơ ron, luận văn
này đã chọn mô hình nối tiếp- song song để ứng dụng trong bài toán nhận dạng.
- Do thời gian nghiên cứu có hạn trong khuôn khổ luận văn này mới chỉ tìm
hiểu được ứng dụng mạng nơ ron để nhận dạng đối tượng phi tuyến và mới chỉ là
nghiên cứu trên lý thuyết nên có thể tiếp tục trong việc ứng dụng thực tế. Việc nhận