Was ist ein Fuzzy-PID-Regler?
Ein Fuzzy-PID-Regler ist ein Proportional-Integral-Differential-Regler, der Fuzzy-Logik-Software-Prinzipien als Form der Fehlersteuerung in industriellen Systemen verwendet. PID-Regler werden häufig in der Automatisierung eingesetzt, um Ventile und andere Prozesssteuerungen auf der Grundlage der Häufung von Fehlern im Laufe der Zeit einzustellen. Wenn sich ein Fuzzy-PID-Regler von einem Standard-PID-Regler unterscheidet, kann er in nichtlinearen Situationen genauere Ergebnisse liefern. Fuzzy-Systeme basieren auf einer Art Programmierlogik, die versucht, die Grauzonen der Unsicherheit in Prozessen erfolgreicher als Standardsteuerungen zu behandeln.
Steuerungssysteme müssen über eine integrierte Methode verfügen, um einen Wert, der außerhalb des Bereichs liegt, in einen akzeptablen Bereich zurückzuführen. Typische PID-Regler reagieren auf diese Variabilität an Sollwerten im Prozess ein- und aus, was in gewisser Weise mit einer digitalen Methode zur Betrachtung eines Prozesses verglichen werden kann, indem dieser in diskrete Werte zerlegt und diesen vorgegebene Aktionen zugewiesen werden Werte. Ein Fuzzy-PID-Regler berechnet dagegen die Abweichung in einem analogen Bereich, in dem es einen optimalen Wert und zunehmend nicht optimale Werte gibt, jedoch keinen vordefinierten Punkt, an dem immer Maßnahmen ergriffen werden.
Der Entwurf eines Fuzzy-PID-Reglers und eines Standard-PID-Reglers verwendet historische Werte, um zukünftige Reaktionen zu berechnen. Die Buchstaben in PID stehen in der Tat dafür, wobei P gegenwärtige Fehler darstellt, I für vergangene Fehler und D als zukünftige Fehlerzustände. Fuzzy-Systeme versuchen, die Fehler in Bezug auf die Persistenz abzubilden und sie verschiedenen Zugehörigkeitsgruppen für verschiedene Bereiche von Logikbedingungen zuzuordnen. Auf diese Weise kann ein Fuzzy-PID-Regler auch die Änderungsrate einstellen, um ein System wieder unter Kontrolle zu bringen. Diese Änderungsrate basiert auf Inferenzregeln, bei denen das Akkumulieren von Daten und Fehlerzuständen eine möglichst korrekte Vorgehensweise nahelegt.
Eines der Probleme mit einem Fuzzy-PID-Regler besteht darin, dass er zu widersprüchlichen Schlussfolgerungen kommen und keine Maßnahmen ergreifen kann. Dies erfordert einen Prozess der Konfliktlösung in dem Code, der in Fuzzy-Systemen üblicherweise als Defuzzifizierung bezeichnet wird. Die Defuzzifizierung erfolgt, indem bestimmte Parameter in einem PID-Regler höher gewichtet werden als andere, um die Waage in eine bestimmte Wirkrichtung zu lenken. Dies entspricht einer angepassten Verstärkung in einem Standard-PID-Regler.
In Fällen von Standardvariationen können sowohl ein Fuzzy-PID-Regler als auch ein Standard-PID-Regler das Steuersystem auf die gleiche exakte Weise regeln. Dies deutet nicht darauf hin, dass es sich um identische Steuerungssysteme handelt oder dass die Vorteile der Fuzzy-Steuerung widerlegt wurden. Es bedeutet einfach, dass die Situation von jedem grundlegenden Steuerungssystem leicht gehandhabt werden kann. Standard-PID-Regler können als Teilmenge des Fuzzy-PID-Reglers angesehen werden, der robuster ist und unvorhersehbare Abweichungen verarbeiten kann. In Situationen, in denen Standard-PID-Regler ausfallen, funktioniert ein gut konzipierter Fuzzy-PID-Regler besser.
Zu den Vorteilen eines Fuzzy-PID-Reglers gehört, dass er unterschiedliche Reaktionsniveaus auf nichtlineare Schwankungen in einem System bietet und gleichzeitig wie ein Standard-PID-Regler in einem System funktioniert, bei dem Schwankungen vorhersehbar sind. Ein Fuzzy-PID-Regler kann ein System auch stabiler halten. Sie kann ebenso wie die Verstärkungseinstellungen eines standardmäßigen PID-gesteuerten Systems nach Antworttypen gewichtet werden.