Wat is een fuzzy PID-controller?
Een fuzzy PID-controller is een proportioneel-integraal afgeleide controller die fuzzy logic software-principes gebruikt als een vorm van foutcontrole in industriële systemen. PID-controllers worden veel gebruikt in de automatisering om kleppen en andere procesbesturingen aan te passen op basis van de accumulatie van fouten in de loop van de tijd. Waar een fuzzy PID-controller verschilt van een standaard PID-controller, is hun vermogen om nauwkeurigere resultaten te leveren in niet-lineaire situaties. Fuzzy-systemen zijn gebaseerd op een soort programmeerlogica die probeert de grijze gebieden van onzekerheid in processen op een meer succesvolle manier aan te pakken dan standaardbesturingen.
Besturingssystemen moeten een ingebouwde methode hebben om een waarde die buiten bereik is terug te sturen naar een acceptabel bereik. Typische PID-controllers zullen een aan / uit-reactie hebben op deze variabiliteit op bepaalde punten in het proces, die op sommige manieren kunnen worden vergeleken met een digitale methode om naar een proces te kijken, door het op te splitsen in afzonderlijke waarden en vooraf bepaalde acties toe te wijzen waarden. Een fuzzy PID-controller daarentegen berekent de afwijking langs een analoog bereik waar er een optimale waarde is en steeds niet-optimale waarden, maar geen vooraf bepaald punt waarop altijd actie wordt ondernomen.
Het ontwerp van een fuzzy PID-controller en een standaard PID-controller gebruiken beide historische waarden om toekomstige reacties te berekenen. De letters in PID staan hier eigenlijk voor, waarbij P huidige fouten voorstelt, I voor fouten uit het verleden en D als toekomstige foutstaten. Fuzzy-systemen proberen de fouten in termen van persistentie in kaart te brengen en toe te wijzen aan verschillende lidmaatschapssets voor verschillende reeksen logische voorwaarden. Hiermee kan een fuzzy PID-controller ook de mate van verandering instellen om een systeem weer onder controle te krijgen. Deze mate van verandering is gebaseerd op inferentieregels, waarbij het verzamelen van gegevens en foutstaten een meest correcte manier van handelen suggereert.
Een van de problemen met een fuzzy PID-controller is dat deze tot conclusies kan komen die elkaar tegenspreken en geen actie ondernemen. Dit vereist een proces van conflictoplossing in de code waarnaar in fuzzy-systemen gewoonlijk wordt verwezen als defuzzificatie. Defuzzificatie wordt gedaan door bepaalde parameters in een PID-controller groter gewicht te geven dan andere om de balans in een bepaalde werkrichting te kantelen, en dit is analoog aan een aangepaste versterking in een standaard PID-controller.
In het geval van standaardvariatie kunnen een fuzzy PID-controller en een standaard PID-controller beide het regelsysteem op exact dezelfde manier regelen. Dit suggereert niet dat het identieke besturingssystemen zijn of dat de voordelen van fuzzy control zijn weerlegd. Het betekent eenvoudig dat de situatie gemakkelijk kan worden afgehandeld door elk basiscontrolesysteem. Standaard PID-controllers kunnen worden gezien als een subset van de fuzzy PID-controller, die een robuuster, capabel vermogen heeft om onvoorspelbare afwijkingen aan te kunnen. In situaties waarin standaard PID-controllers falen, zal een goed ontworpen fuzzy PID-controller beter werken.
De voordelen die een fuzzy PID-controller biedt, zijn onder meer dat deze verschillende responsniveaus kan bieden voor niet-lineaire variaties in een systeem en tegelijkertijd kan functioneren als een standaard PID-controller in een systeem waar variatie voorspelbaar is. Een fuzzy PID-controller kan een systeem ook stabieler houden. Het kan worden gewogen naar soorten responsen, net zoals de versterkingsinstellingen op een standaard PID-gestuurd systeem.