In dieser Ära der digitalen Steuerung wird fast jedes Gerät mit gesteuert die digitale Steuerung Level mit 1 und 0. Aber denken Sie nur, ist es nicht ganz unpraktisch zu denken, dass jede Ausgabe der täglichen Prozesse, auf die Sie stoßen, nur von zwei Zuständen der Eingabe abhängt. Nein, auf jeden Fall. Stellen Sie sich vor, Ihre Mutter kocht leckeres Essen und Sie können sich nicht davon abhalten, sie zu loben. Wie wird das Essen so lecker? Natürlich mit der Zugabe von Zutaten in der richtigen Menge und im richtigen Verhältnis. Wie schafft sie das? Mit perfekter numerischer Kenntnis der Größen? Nicht immer. Sie macht das mit einer bekannten Idee, die mit Erfahrung einhergeht. Hier kommt die Idee einer Steuerlogik auf, die die Eingangszustandsgrade anstelle der Eingänge selbst verwendet. Diese Logik erfordert keine perfekten Eingaben, sondern arbeitet nur mit einer typischen Schätzung der Eingänge. Das ist Fuzzy-Logik.

Was ist Fuzzy Logic?

Die Fuzzy-Logik ist ein grundlegendes Steuersystem, das sich auf die Zustandsgrade des Eingangs stützt und dessen Ausgang vom Zustand des Eingangs und der Änderungsrate dieses Zustands abhängt. Mit anderen Worten, ein Fuzzy-Logik-System arbeitet nach dem Prinzip der Zuweisung eines bestimmten Ausgangs in Abhängigkeit von der Wahrscheinlichkeit des Zustands des Eingangs.

Wie ist Fuzzy Logic entstanden?

Fuzzy Logic wurde 1965 von Lotfi Zadeh an der University of California in Berkley entwickelt, um Computerprozesse basierend auf natürlichen Werten und nicht auf binären Werten durchzuführen. Es wurde ursprünglich als Methode zur Datenverarbeitung verwendet und später als Kontrollstrategie.

Wie funktioniert Fuzzy Logic?

Die Fuzzy-Logik arbeitet nach dem Konzept, die Ausgabe anhand von Annahmen zu bestimmen. Es funktioniert basierend auf Sets. Jeder Satz repräsentiert einige sprachliche Variablen, die den möglichen Zustand der Ausgabe definieren. Jeder mögliche Zustand der Eingabe und die Änderungsgrade des Zustands sind Teil der Menge, abhängig davon, welche Ausgabe vorhergesagt wird. Es funktioniert nach dem Prinzip von If-else-the, d. H. If A AND B Then Z.

Angenommen, wir möchten ein System steuern, in dem die Ausgabe an einer beliebigen Stelle in der Menge X mit einem generischen Wert x erfolgen kann, sodass x zu X gehört. Betrachten Sie eine bestimmte Menge A, die eine Teilmenge von X ist, zu der alle Mitglieder von A gehören das Intervall 0 und 1. Die Menge A ist als Fuzzy-Menge und der Wert von f bekannt_ZU(x) bei x bezeichnet den Grad der Zugehörigkeit von x zu dieser Menge. Die Ausgabe wird basierend auf dem Grad der Zugehörigkeit von x in der Menge entschieden. Diese Zuweisung der Mitgliedschaft hängt von der Annahme der Ausgänge in Abhängigkeit von den Eingängen und der Änderungsrate der Eingänge ab.

Diese Fuzzy-Mengen werden mithilfe von Zugehörigkeitsfunktionen grafisch dargestellt, und die Ausgabe wird basierend auf dem Zugehörigkeitsgrad in jedem Teil der Funktion festgelegt. Die Zugehörigkeit zu den Mengen wird durch die IF-Else-Logik festgelegt.

Im Allgemeinen sind die Variablen des Satzes der Zustand der Eingänge und die Änderungsgrade des Eingangs, und die Zugehörigkeit zum Ausgang hängt von der Logik der UND-Verknüpfung des Zustands des Eingangs und der Änderungsrate des Eingangs ab. Bei einem System mit mehreren Eingängen können die Variablen auch die verschiedenen Eingänge sein, und der Ausgang kann das mögliche Ergebnis der UND-Verknüpfung zwischen den Variablen sein.

Fuzzy Control System

Ein Fuzzy-Steuerungssystem besteht aus folgenden Komponenten:

Ein Fuzzy Logic Control System

Ein Fuzzifier Dies wandelt die gemessenen oder die Eingangsvariablen in numerischen Formen in sprachliche Variablen um.

Ein Controller führt die Fuzzy-Logik-Operation zum Zuweisen der Ausgänge basierend auf den Sprachinformationen aus. Es führt eine ungefähre Argumentation durch, die auf der menschlichen Interpretationsweise basiert, um eine Steuerlogik zu erreichen. Der Controller besteht aus der Wissensbasis und der Inferenzmaschine. Die Wissensbasis besteht aus den Zugehörigkeitsfunktionen und den Fuzzy-Regeln, die durch Kenntnis des Systembetriebs entsprechend der Umgebung erhalten werden.

Der Defuzzifier wandelt diesen Fuzzy-Ausgang in den erforderlichen Ausgang um, um das System zu steuern.

Ein einfaches Steuersystem, das Fuzzy Logic verwendet, um die Drehzahl des Lüfters in Abhängigkeit von der Temperatur des Eingangs zu steuern.

Angenommen, Sie möchten die Drehzahl des Lüfters abhängig von der Raumtemperatur steuern. Wenn für einen normalen Laien die Raumtemperatur so hoch ist, dass er sich zu heiß anfühlt, wird die Lüftergeschwindigkeit auf den vollen Wert erhöht. Wenn er / sie sich etwas heiß fühlt, wird die Lüftergeschwindigkeit moderat erhöht. Wenn er / sie sich zu kalt fühlt, wird die Lüftergeschwindigkeit drastisch verringert.

Wie kann Ihr Computer dies tun?

So können wir dies erreichen:

Steuerung der Lüfterdrehzahl basierend auf dem Temperatureingang

Der Temperatursensor misst die Temperaturwerte der Räume. Die erhaltenen Werte werden genommen und dann dem Fuzzifier gegeben.
Der Fuzzifier weist jedem Messwert und der Änderungsrate des Messwerts sprachliche Variablen zu.

Wenn der gemessene Wert beispielsweise 40 ° C und mehr beträgt, ist der Raum zu heiß

Wenn der gemessene Wert zwischen 30 ° C und 40 ° C liegt, ist der Raum ziemlich heiß

Wenn der gemessene Wert 22 bis 28 ° C beträgt, ist der Raum mäßig

Wenn der gemessene Wert 10 bis 20 ° C beträgt, ist der Raum kalt

Wenn der gemessene Wert unter 10 liegt, ist der Raum zu kalt.

Der nächste Schritt umfasst das Funktionieren der Wissensbasis, die die Informationen dieser Mitgliedsfunktionen sowie die Regelbasis enthält.

Wenn der Raum beispielsweise zu heiß ist UND sich der Raum schnell erwärmt, stellen Sie die Lüftergeschwindigkeit auf Hoch

Wenn der Raum zu heiß ist UND der Raum langsam aufgeheizt wird, stellen Sie die Lüftergeschwindigkeit auf weniger als Hoch ein.

Der nächste Schritt besteht darin, diese sprachliche Ausgabevariable in numerische Variablen oder logische Variablen umzuwandeln, die zum Antreiben des Lüfters verwendet werden Kraftfahrer .