Σε αυτήν την εποχή του ψηφιακού ελέγχου, σχεδόν κάθε συσκευή ελέγχεται με χρήση τον ψηφιακό έλεγχο επίπεδο χρησιμοποιώντας 1 και 0. Αλλά απλά σκεφτείτε, δεν είναι αρκετά πρακτικό να πιστεύετε ότι κάθε έξοδος των καθημερινών διεργασιών που συναντάτε, εξαρτάται μόνο από δύο καταστάσεις της εισόδου. Όχι, σίγουρα. Απλά φανταστείτε τη μητέρα σας να μαγειρεύει νόστιμο φαγητό και δεν μπορείτε να σταματήσετε να τον επαινείτε. Πώς λοιπόν το φαγητό γίνεται τόσο νόστιμο; Φυσικά, με την προσθήκη συστατικών σε σωστή ποσότητα και αναλογία. Πώς το καταφέρνει λοιπόν; Με τέλεια αριθμητική γνώση των ποσοτήτων; Δεν είναι πάντα. Το κάνει αυτό με μια γνωστή ιδέα, η οποία έρχεται με εμπειρία. Εδώ έρχεται η ιδέα μιας λογικής ελέγχου που χρησιμοποιεί τους βαθμούς της κατάστασης εισόδου και όχι τις ίδιες τις εισόδους μια λογική που δεν απαιτεί μερικές τέλειες εισόδους, αλλά μάλλον λειτουργεί μόνο με μια τυπική εκτίμηση των εισόδων. Αυτή είναι ασαφής λογική.

Τι είναι η ασαφής λογική;

Η ασαφής λογική είναι ένα βασικό σύστημα ελέγχου που βασίζεται στους βαθμούς κατάστασης της εισόδου και η έξοδος εξαρτάται από την κατάσταση της εισόδου και τον ρυθμό αλλαγής αυτής της κατάστασης. Με άλλα λόγια, ένα ασαφές λογικό σύστημα λειτουργεί με βάση την αρχή της εκχώρησης μιας συγκεκριμένης εξόδου ανάλογα με την πιθανότητα της κατάστασης της εισόδου.

Πώς δημιουργήθηκε η ασαφής λογική;

Το Fuzzy Logic αναπτύχθηκε το 1965 από τον Lotfi Zadeh στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ ως τρόπος εκτέλεσης διαδικασιών υπολογιστών με βάση τις φυσικές τιμές και όχι τις δυαδικές τιμές. Αρχικά χρησιμοποιήθηκε ως τρόπος επεξεργασίας δεδομένων και αργότερα άρχισε να χρησιμοποιείται ως στρατηγική ελέγχου.

Πώς λειτουργεί η Fuzzy Logic;

Η ασαφής λογική λειτουργεί με την έννοια του καθορισμού της παραγωγής βάσει παραδοχών. Λειτουργεί με βάση σετ. Κάθε σύνολο αντιπροσωπεύει μερικές γλωσσικές μεταβλητές που καθορίζουν την πιθανή κατάσταση της εξόδου. Κάθε πιθανή κατάσταση της εισόδου και οι βαθμοί αλλαγής της κατάστασης είναι μέρος του συνόλου, ανάλογα με το ποια είναι η προβλεπόμενη έξοδος. Λειτουργεί με την αρχή του If-else-the, δηλ. Αν A ΚΑΙ B τότε Z.

Ας υποθέσουμε ότι θέλουμε να ελέγξουμε ένα σύστημα όπου η έξοδος μπορεί να είναι οπουδήποτε στο σύνολο X, με μια γενική τιμή x, έτσι ώστε το x ανήκει στο X. Εξετάστε ένα συγκεκριμένο σύνολο A που είναι ένα υποσύνολο του X έτσι ώστε να ανήκουν όλα τα μέλη του Α το διάστημα 0 και 1. Το σετ Α είναι γνωστό ως ασαφές σύνολο και η τιμή του f_{ΠΡΟΣ ΤΗΝ}(x) στο x δηλώνει το βαθμό συμμετοχής του x σε αυτό το σύνολο. Η έξοδος αποφασίζεται με βάση τον βαθμό συμμετοχής του x στο σύνολο. Αυτή η εκχώρηση ιδιότητας μέλους εξαρτάται από την υπόθεση των εξόδων ανάλογα με τις εισόδους και το ρυθμό αλλαγής των εισόδων.

Αυτά τα ασαφή σύνολα παρουσιάζονται γραφικά χρησιμοποιώντας συναρτήσεις μελών και η έξοδος αποφασίζεται με βάση τον βαθμό συμμετοχής σε κάθε μέρος της συνάρτησης. Η ιδιότητα μέλους των σετ αποφασίζεται από τη λογική IF-Else.

Γενικά, οι μεταβλητές του συνόλου είναι η κατάσταση των εισόδων και οι βαθμοί αλλαγών της εισόδου και η ιδιότητα μέλους της εξόδου εξαρτάται από τη λογική της λειτουργίας AND της κατάστασης της εισόδου και του ρυθμού αλλαγής της εισόδου. Για ένα σύστημα πολλαπλών εισόδων, οι μεταβλητές μπορούν επίσης να είναι οι διαφορετικές εισόδους και η έξοδος μπορεί να είναι το πιθανό αποτέλεσμα της λειτουργίας AND μεταξύ των μεταβλητών.

Σύστημα ασαφούς ελέγχου

Ένα ασαφές σύστημα ελέγχου αποτελείται από τα ακόλουθα στοιχεία:

Σύστημα ελέγχου ασαφούς λογικής

Ένας εξισωτής που μετατρέπει τις μετρημένες ή τις μεταβλητές εισαγωγής σε αριθμητικές μορφές σε γλωσσικές μεταβλητές.

Ελεγκτής εκτελεί την ασαφή λογική λειτουργία της εκχώρησης των εξόδων με βάση τις γλωσσικές πληροφορίες. Εκτελεί κατά προσέγγιση συλλογισμό με βάση τον ανθρώπινο τρόπο ερμηνείας για την επίτευξη λογικής ελέγχου. Ο ελεγκτής αποτελείται από τη βάση γνώσεων και τον κινητήρα συμπερασμάτων. Η βάση γνώσεων αποτελείται από τις λειτουργίες συμμετοχής και τους ασαφείς κανόνες, οι οποίοι λαμβάνονται από τη γνώση της λειτουργίας του συστήματος σύμφωνα με το περιβάλλον.

Ο Defuzzifier μετατρέπει αυτήν την ασαφή έξοδο στην απαιτούμενη έξοδο για τον έλεγχο του συστήματος.

Ένα απλό σύστημα ελέγχου που χρησιμοποιεί Fuzzy Logic για τον έλεγχο της ταχύτητας του ανεμιστήρα ανάλογα με τη θερμοκρασία της εισόδου.

Ας υποθέσουμε ότι θέλετε να ελέγξετε την ταχύτητα του ανεμιστήρα ανάλογα με τη θερμοκρασία του δωματίου. Για έναν κανονικό απλό αν η θερμοκρασία του δωματίου είναι τέτοια ώστε να αισθάνεται πολύ ζεστή, τότε η ταχύτητα του ανεμιστήρα αυξάνεται στην πλήρη τιμή. Εάν αισθάνεται λίγο ζεστό, τότε η ταχύτητα του ανεμιστήρα αυξάνεται μέτρια. Εάν αισθάνεται πολύ κρύο, η ταχύτητα του ανεμιστήρα μειώνεται δραστικά.

Λοιπόν, πώς να κάνετε τον υπολογιστή σας να το κάνει αυτό;

Έτσι μπορούμε να το επιτύχουμε:

Έλεγχος ταχύτητας ανεμιστήρα με βάση την είσοδο θερμοκρασίας

Ο αισθητήρας θερμοκρασίας μετρά τις τιμές θερμοκρασίας των δωματίων. Οι ληφθείσες τιμές λαμβάνονται και στη συνέχεια δίδονται στον fuzzifier.
Ο fuzzifier εκχωρεί γλωσσικές μεταβλητές για κάθε μετρούμενη τιμή και το ρυθμό μεταβολής της μετρούμενης τιμής.

Για παράδειγμα, εάν η μετρούμενη τιμή είναι 40⁰C και άνω, τότε το δωμάτιο είναι πολύ ζεστό

Εάν η μετρούμενη τιμή κυμαίνεται μεταξύ 30⁰C και 40⁰C, το δωμάτιο είναι αρκετά ζεστό

Εάν η μετρούμενη τιμή είναι 22 έως 28⁰C, το δωμάτιο είναι μέτριο

Εάν η μετρούμενη τιμή είναι 10 έως 20⁰C, το δωμάτιο είναι κρύο

Εάν η μετρούμενη τιμή είναι κάτω από 10, το δωμάτιο είναι πολύ κρύο.

Το επόμενο βήμα περιλαμβάνει τη λειτουργία της βάσης γνώσεων που περιέχει τις πληροφορίες αυτών των λειτουργιών μέλους καθώς και τη βάση κανόνων.

Για παράδειγμα, εάν το δωμάτιο είναι πολύ ζεστό ΚΑΙ το δωμάτιο θερμαίνεται γρήγορα, τότε ρυθμίστε την ταχύτητα του ανεμιστήρα σε υψηλή

Εάν το δωμάτιο είναι πολύ ζεστό ΚΑΙ το δωμάτιο θερμαίνεται αργά, τότε ρυθμίστε την ταχύτητα του ανεμιστήρα σε χαμηλότερη από την υψηλή.

Το επόμενο βήμα περιλαμβάνει τη μετατροπή αυτής της μεταβλητής γλωσσικής εξόδου σε αριθμητικές μεταβλητές ή λογικές μεταβλητές που χρησιμοποιούνται για την κίνηση του ανεμιστήρα οδηγός κινητήρα .