Logique floue - Un moyen d'obtenir un contrôle basé sur des entrées imprécises

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À l'ère du contrôle numérique, presque tous les appareils sont contrôlés à l'aide de la commande numérique niveau en utilisant 1 et 0. Mais pensez simplement, n'est-il pas tout à fait irréaliste de penser que chaque sortie des processus quotidiens que vous rencontrez dépend uniquement de deux états de l'entrée. Non, définitivement. Imaginez que votre mère prépare des plats savoureux et vous ne pourrez pas vous empêcher de la féliciter. Alors, comment la nourriture devient-elle si savoureuse? Avec l'ajout d'ingrédients en quantité et proportion appropriées, bien sûr. Alors, comment gère-t-elle cela? Avec une parfaite connaissance numérique des quantités? Pas toujours. Elle fait cela avec une idée connue, qui vient avec l'expérience. C’est de là que vient l’idée d’une logique de contrôle qui utilise les degrés d’état d’entrée plutôt que les entrées elles-mêmes, une logique qui ne nécessite pas d’entrées parfaites mais qui fonctionne plutôt avec une estimation typique des entrées. C'est une logique floue.

Qu'est-ce que la logique floue?

La logique floue est un système de contrôle de base qui repose sur les degrés d'état de l'entrée et la sortie dépend de l'état de l'entrée et du taux de changement de cet état. En d'autres termes, un système de logique floue fonctionne sur le principe de l'affectation d'une sortie particulière en fonction de la probabilité de l'état de l'entrée.




Comment est née la logique floue?

Fuzzy Logic a été développé en 1965 par Lotfi Zadeh de l'Université de Californie à Berkley comme un moyen d'effectuer des processus informatiques basés sur des valeurs naturelles plutôt que sur des valeurs binaires. Il a d'abord été utilisé comme moyen de traiter les données et a ensuite commencé à être utilisé comme stratégie de contrôle.

Comment fonctionne Fuzzy Logic?

La logique floue fonctionne sur le concept de décider de la sortie basée sur des hypothèses. Cela fonctionne basé sur des ensembles. Chaque ensemble représente certaines variables linguistiques définissant l'état possible de la sortie. Chaque état possible de l'entrée et les degrés de changement d'état font partie de l'ensemble, en fonction de la sortie prévue. Cela fonctionne sur le principe de If-else-the, c'est-à-dire si A ET B Then Z.



Supposons que nous voulions contrôler un système où la sortie peut être n'importe où dans l'ensemble X, avec une valeur générique x, telle que x appartient à X. Considérons un ensemble particulier A qui est un sous-ensemble de X tel que tous les membres de A appartiennent à l'intervalle 0 et 1. L'ensemble A est appelé ensemble flou et la valeur de fÀ(x) en x désigne le degré d'appartenance de x à cet ensemble. La sortie est décidée en fonction du degré d'appartenance de x à l'ensemble. Cette attribution d'appartenance dépend de l'hypothèse des sorties en fonction des entrées et du taux de variation des entrées.

Ces ensembles flous sont représentés graphiquement à l'aide de fonctions d'appartenance et la sortie est décidée en fonction du degré d'appartenance à chaque partie de la fonction. L'appartenance des ensembles est décidée par la logique IF-Else.


Généralement, les variables de l'ensemble sont l'état des entrées et les degrés de changements de l'entrée et l'appartenance de la sortie dépend de la logique de fonctionnement ET de l'état de l'entrée et du taux de changement de l'entrée. Pour un système à entrées multiples, les variables peuvent également être les différentes entrées et la sortie peut être le résultat possible de l'opération ET entre les variables.

Système de contrôle flou

Un système de contrôle flou comprend les éléments suivants:

Un système de contrôle à logique floue

Un système de contrôle à logique floue

Un Fuzzifier qui transforme les variables mesurées ou d'entrée sous des formes numériques en variables linguistiques.

Un contrôleur exécute l'opération de logique floue d'affectation des sorties sur la base des informations linguistiques. Il effectue un raisonnement approximatif basé sur la manière humaine d'interprétation pour atteindre la logique de contrôle. Le contrôleur se compose de la base de connaissances et du moteur d'inférence. La base de connaissances est constituée des fonctions d'appartenance et des règles floues, qui sont obtenues par la connaissance du fonctionnement du système en fonction de l'environnement.

Le Defuzzifier convertit cette sortie floue en sortie requise pour contrôler le système.

Un système de contrôle simple utilisant la logique floue pour contrôler la vitesse du ventilateur en fonction de la température de l'entrée.

Supposons que vous souhaitiez contrôler la vitesse du ventilateur en fonction de la température de la pièce. Pour un profane normal, si la température de la pièce est telle qu'il / elle se sent trop chaud, alors la vitesse du ventilateur est augmentée à sa valeur maximale. S'il a un peu chaud, la vitesse du ventilateur est augmentée modérément. S'il a trop froid, la vitesse du ventilateur est considérablement réduite.

Alors, comment faire faire cela à votre ordinateur?

Voici comment nous pouvons y parvenir:

Contrôle de la vitesse du ventilateur en fonction de l

Contrôle de la vitesse du ventilateur en fonction de l'entrée de température

  • Le capteur de température mesure les valeurs de température des pièces. Les valeurs obtenues sont prises puis transmises au fuzzifier.
  • Le fuzzifier attribue des variables linguistiques pour chaque valeur mesurée et le taux de changement de la valeur mesurée.

Par exemple, si la valeur mesurée est supérieure ou égale à 40 ° C, la pièce est trop chaude

Si la valeur mesurée est comprise entre 30 ° C et 40 ° C, la pièce est assez chaude

Si la valeur mesurée est de 22 à 28 ° C, la pièce est modérée

Si la valeur mesurée est de 10 à 20 ° C, la pièce est froide

Si la valeur mesurée est inférieure à 10, la pièce est trop froide.

  • L'étape suivante concerne le fonctionnement de la base de connaissances qui contient les informations de ces fonctions membres ainsi que la base de règles.

Par exemple, si la pièce est trop chaude ET que la pièce se réchauffe rapidement, réglez la vitesse du ventilateur sur Élevée.

Si la pièce est trop chaude ET que la pièce se réchauffe lentement, réglez la vitesse du ventilateur à moins de High.

  • L'étape suivante consiste à convertir cette variable de sortie linguistique en variables numériques ou variables logiques utilisées pour piloter le ventilateur conducteur de moteur .
  • La dernière étape consiste à contrôler la vitesse du ventilateur en donnant une entrée appropriée au pilote du moteur du ventilateur.

Voici donc un bref aperçu de la logique floue, toutes les autres entrées sont les bienvenues.