المنطق الضبابي - طريقة لتحقيق التحكم بناءً على المدخلات غير الدقيقة

في عصر التحكم الرقمي هذا ، يتم التحكم في كل جهاز تقريبًا باستخدام التحكم الرقمي باستخدام المستوى 1 و 0. لكن فكر فقط ، ليس من غير العملي تمامًا التفكير في أن كل ناتج من العمليات اليومية التي تصادفها ، يعتمد فقط على حالتين من الإدخال. لا بالتأكيد. فقط تخيل أن والدتك تطبخ بعض الطعام اللذيذ ولا يمكنك منع نفسك من مدحها. فكيف يصبح الطعام لذيذًا جدًا؟ مع إضافة المكونات بكميات ونسبة مناسبة بالطبع. فكيف تدير ذلك؟ مع معرفة عددية كاملة بالكميات؟ ليس دائما. تفعل ذلك بفكرة معروفة تأتي مع الخبرة. هذا هو المكان الذي تأتي فيه فكرة منطق التحكم الذي يستخدم درجات حالة الإدخال بدلاً من المدخلات نفسها ، وهو منطق لا يتطلب بعض المدخلات المثالية ولكنه يعمل فقط مع تقدير نموذجي للمدخلات. هذا منطق غامض.

ما هو المنطق الضبابي؟

المنطق الضبابي هو نظام تحكم أساسي يعتمد على درجات حالة الإدخال ويعتمد الإخراج على حالة الإدخال ومعدل التغيير لهذه الحالة. بمعنى آخر ، يعمل نظام المنطق الضبابي على مبدأ تخصيص ناتج معين اعتمادًا على احتمالية حالة الإدخال.

كيف نشأ المنطق الضبابي؟

تم تطوير Fuzzy Logic في عام 1965 بواسطة لطفي زاده من جامعة كاليفورنيا ، بيركلي كوسيلة لأداء عمليات الكمبيوتر على أساس القيم الطبيعية بدلاً من القيم الثنائية. تم استخدامه في البداية كطريقة لمعالجة البيانات ثم بدأ استخدامه لاحقًا كإستراتيجية تحكم.

كيف يعمل Fuzzy Logic؟

يعمل المنطق الضبابي على مفهوم تحديد المخرجات بناءً على الافتراضات. يعمل على أساس مجموعات. تمثل كل مجموعة بعض المتغيرات اللغوية التي تحدد الحالة المحتملة للمخرجات. كل حالة ممكنة من المدخلات ودرجات التغيير في الحالة هي جزء من المجموعة ، اعتمادًا على ما يتم توقع الإخراج عليه. إنه يعمل على مبدأ If-else-the ، أي إذا كان A و B ثم Z.

لنفترض أننا نريد التحكم في نظام يمكن أن يكون فيه الإخراج في أي مكان في المجموعة X ، مع قيمة عامة x ، بحيث ينتمي x إلى X. ضع في اعتبارك مجموعة معينة A وهي مجموعة فرعية من X بحيث ينتمي جميع أعضاء A إلى الفاصل الزمني 0 و 1. تُعرف المجموعة A بأنها مجموعة ضبابية وقيمة f_إلى(x) عند x تشير إلى درجة عضوية x في تلك المجموعة. يتم تحديد الإخراج بناءً على درجة عضوية x في المجموعة. يعتمد تعيين العضوية هذا على افتراض المخرجات اعتمادًا على المدخلات ومعدل تغيير المدخلات.

يتم تمثيل هذه المجموعات الغامضة بيانياً باستخدام وظائف العضوية ويتم تحديد الإخراج بناءً على درجة العضوية في كل جزء من الوظيفة. يتم تحديد عضوية المجموعات بواسطة منطق IF-Else.

بشكل عام ، متغيرات المجموعة هي حالة المدخلات وتعتمد درجات تغييرات المدخلات وعضوية المخرجات على منطق وتشغيل حالة الإدخال ومعدل تغيير المدخلات. بالنسبة لنظام متعدد المدخلات ، يمكن أن تكون المتغيرات أيضًا مدخلات مختلفة ويمكن أن يكون الإخراج هو النتيجة المحتملة لعملية AND بين المتغيرات.

نظام تحكم ضبابي

يتكون نظام التحكم الضبابي من المكونات التالية:

نظام تحكم منطقي غامض

A Fuzzifier الذي يحول المتغيرات المقاسة أو المدخلات في الأشكال العددية إلى متغيرات لغوية.

جهاز تحكم ينفذ عملية المنطق الضبابي لتعيين المخرجات بناءً على المعلومات اللغوية. ينفذ تفكيرًا تقريبيًا استنادًا إلى الطريقة البشرية للتفسير لتحقيق منطق التحكم. تتكون وحدة التحكم من قاعدة المعرفة ومحرك الاستدلال. تتكون قاعدة المعرفة من وظائف العضوية والقواعد الغامضة ، والتي يتم الحصول عليها من خلال معرفة تشغيل النظام وفقًا للبيئة.

المزيل يحول هذا الإخراج الغامض إلى الإخراج المطلوب للتحكم في النظام.

نظام تحكم بسيط باستخدام المنطق الضبابي للتحكم في سرعة المروحة حسب درجة حرارة المدخلات.

لنفترض أنك تريد التحكم في سرعة المروحة حسب درجة حرارة الغرفة. بالنسبة للشخص العادي العادي إذا كانت درجة حرارة الغرفة لدرجة أنه يشعر بالحرارة الشديدة ، يتم زيادة سرعة المروحة إلى القيمة الكاملة. إذا شعرت بحرارة طفيفة ، فإن سرعة المروحة تزداد باعتدال. إذا شعر / تشعر بالبرد الشديد ، تنخفض سرعة المروحة بشكل كبير.

إذن كيف تجعل جهاز الكمبيوتر الخاص بك يقوم بذلك؟

هكذا يمكننا تحقيق ذلك:

التحكم في سرعة المروحة بناءً على مدخلات درجة الحرارة

• يقيس مستشعر درجة الحرارة قيم درجة حرارة الغرف. يتم أخذ القيم التي تم الحصول عليها ومن ثم إعطاؤها إلى جهاز fuzzifier.
• يعين fuzzifier المتغيرات اللغوية لكل قيمة مقاسة ومعدل تغيير القيمة المقاسة.

على سبيل المثال ، إذا كانت القيمة المقاسة 40 درجة مئوية وما فوق ، فإن الغرفة شديدة الحرارة

إذا كانت القيمة المقاسة بين 30 درجة مئوية إلى 40 درجة مئوية ، فإن الغرفة ساخنة جدًا

إذا كانت القيمة المقاسة من 22 إلى 28 درجة مئوية ، فإن الغرفة معتدلة

إذا كانت القيمة المقاسة من 10 إلى 20 درجة مئوية ، فإن الغرفة باردة

إذا كانت القيمة المُقاسة أقل من 10 ، فهذا يعني أن الغرفة شديدة البرودة.

• تتضمن الخطوة التالية تشغيل قاعدة المعرفة التي تحتوي على معلومات وظائف الأعضاء هذه بالإضافة إلى قاعدة القاعدة.

على سبيل المثال ، إذا كانت الغرفة شديدة الحرارة وتزداد درجة حرارة الغرفة بسرعة ، فاضبط سرعة المروحة على 'عالية'

إذا كانت الغرفة شديدة السخونة وتم تسخين الغرفة ببطء ، فاضبط سرعة المروحة على أقل من عالية.

• تتضمن الخطوة التالية تحويل متغير الإخراج اللغوي هذا إلى متغيرات رقمية أو متغيرات منطقية تستخدم لدفع المروحة سائق دراجه ناريه .

• تتضمن الخطوة الأخيرة التحكم في سرعة المروحة من خلال إعطاء مدخلات مناسبة لمحرك المروحة.

إذن هذه نظرة عامة موجزة عن Fuzzy Logic ، نرحب بإضافة أي مدخلات أخرى.