Hvad er en uklar PID-controller?

En fuzzy PID-controller er en proportional-integreret-derivat controller, der bruger fuzzy logic softwareprincipper som en form for fejlstyring i industrielle systemer. PID-controllere er vidt brugt i automatisering til at justere ventiler og andre proceskontroller baseret på akkumulering af fejl over tid. Hvor en uklar PID-controller adskiller sig fra en standard PID-controller er i deres evne til at give mere nøjagtige resultater i ikke-lineære situationer. Uklare systemer er bygget på en type programmeringslogik, der forsøger at håndtere de grå områder med usikkerhed i processer på en mere succesrig måde end standardkontroller gør.

Kontrolsystemer skal have en indbygget metode til at drive en værdi, der er uden for rækkevidden tilbage mod et acceptabelt interval. Typiske PID-controllere har et on / off-svar på denne variation på sætpunkter i processen, som på nogle måder kan sammenlignes med en digital metode til at se på en proces ved at opdele den i diskrete værdier og tildele forudbestemte handlinger til disse værdier. En fuzzy PID-controller beregner på den anden side afvigelse langs et analogt interval, hvor der er en optimal værdi og stigende ikke-optimale værdier, men ikke et foruddefineret punkt, hvor der altid tages handling.

Designet af en uklar PID-controller og en standard PID-controller bruger begge historiske værdier til at beregne fremtidige svar. Bogstaverne i PID står faktisk for dette, hvor P repræsenterer aktuelle fejl, I for tidligere fejl og D som fremtidig fejltilstand. Uklare systemer forsøger at kortlægge fejlene med hensyn til vedholdenhed og tildele dem til forskellige medlemskabssæt for forskellige intervaller af logiske forhold. Dette tillader en uklar PID-controller også at indstille ændringshastigheden for at bringe et system tilbage under kontrol. Denne ændringshastighed er baseret på inferensregler, hvor akkumulering af data og fejltilstande antyder et mest korrekt handlingsforløb.

Et af problemerne med en uklar PID-controller er, at den kan nå frem til konklusioner, der er indbyrdes modstridende og ikke griber ind. Dette kræver en proces med konfliktløsning i koden, der ofte omtales i fuzzy systemer som defuzzification. Defuzzification udføres ved at give visse parametre i en PID-controller større vægt end andre for at vippe balancen i en bestemt handlingsretning, og dette er analogt med en justeret forstærkning i en standard PID-controller.

I tilfælde af standardvariation kan en uklar PID-controller og en standard PID-controller begge regulere kontrolsystemet på samme nøjagtige måde. Dette antyder ikke, at det er identiske kontrolsystemer, eller at fordelene ved fuzzy-kontrol er blevet modbevist. Det betyder ganske enkelt, at situationen let håndteres af ethvert grundlæggende kontrolsystem. Standard PID-controllere kan ses som en undergruppe af den uklare PID-controller, som har en mere robust, kapabel evne til at håndtere uforudsigelig afvigelse. I situationer, hvor standard PID-controllere svigter, fungerer en godt designet fuzzy PID-controller bedre.

Fordelene, som en uklar PID-controller tilbyder, inkluderer, at den kan give forskellige responsniveauer på ikke-lineære variationer i et system, og på samme tid kan den fungere såvel som en standard PID-controller i et system, hvor variation er forudsigelig. En uklar PID-controller kan også holde et system mere stabilt. Det kan også vægtes i retning af typer af svar, ligesom forstærkningsindstillingerne på et standard PID-kontrolleret system.