Vad är en fuzzy PID-kontroller?

En fuzzy PID-regulator är en proportionell-integral-derivativ styrenhet som använder mjukvaruprinciper för fuzzy logic som en form av felkontroll i industriella system. PID-regulatorer används ofta inom automatisering för att justera ventiler och andra processkontroller baserat på ackumuleringen av fel över tiden. Om en suddig PID-regulator skiljer sig från en vanlig PID-regulator är deras förmåga att ge mer exakta resultat i icke-linjära situationer. Fuzzy system bygger på en typ av programmeringslogik som försöker hantera gråzonerna av osäkerhet i processer på ett mer framgångsrikt sätt än standardkontroller gör.

Styrsystem måste ha någon inbyggd metod för att driva ett värde som ligger utanför intervallet tillbaka mot ett acceptabelt intervall. Typiska PID-regulatorer kommer att ha ett på/av-svar på denna variabilitet vid inställda punkter i processen, vilket på vissa sätt kan jämföras med en digital metod för att titta på en process, genom att dela upp den i diskreta värden och tilldela förutbestämda åtgärder till de värden. En fuzzy PID-regulator, å andra sidan, beräknar avvikelsen längs ett analogt område där det finns ett optimalt värde och alltmer icke-optimala värden, men ingen fördefinierad punkt där åtgärder alltid vidtas.

Designen av en suddig PID-regulator och en standard PID-regulator använder båda historiska värden för att beräkna framtida svar. Bokstäverna i PID står faktiskt för detta, där P representerar nuvarande fel, I för tidigare fel och D som framtida feltillstånd. Fuzzy system försöker kartlägga felen i termer av persistens och tilldela dem till olika medlemsuppsättningar för olika logiska förhållanden. Detta gör att en suddig PID-regulator också kan ställa in förändringshastigheten för att återställa ett system under kontroll. Denna förändringshastighet är baserad på slutledningsregler, där ackumulering av data och feltillstånd antyder ett mycket korrekt tillvägagångssätt.

Ett av problemen med en fuzzy PID-regulator är att den kan komma fram till slutsatser som är inbördes motsägelsefulla och inte vidta några åtgärder. Detta kräver en process för konfliktlösning i koden som vanligtvis kallas för defuzzification i fuzzy system. Defuzzification görs genom att ge vissa parametrar i en PID-regulator större vikt än andra för att tippa vågen i en viss rörelseriktning, och detta är analogt med en justerad förstärkning i en vanlig PID-regulator.

I fall av standardvariationer kan en fuzzy PID-regulator och en standard PID-regulator båda reglera styrsystemet på exakt samma sätt. Detta tyder inte på att de är identiska kontrollsystem eller att fördelarna med fuzzy control har motbevisats. Det betyder helt enkelt att situationen lätt hanteras av vilket grundläggande kontrollsystem som helst. Standard PID-regulatorer kan ses som en delmängd av den fuzzy PID-regulatorn, som har en mer robust, kapabel förmåga att hantera oförutsägbara avvikelser. I situationer där standard PID-regulatorer inte fungerar, kommer en väldesignad fuzzy PID-regulator att fungera bättre.

Fördelarna som en fuzzy PID-regulator erbjuder inkluderar att den kan ge olika svarsnivåer på icke-linjära variationer i ett system, och samtidigt kan den fungera lika bra som en vanlig PID-regulator i ett system där variationen är förutsägbar. En fuzzy PID-regulator kan också hålla ett system mer stabilt. Det kan viktas mot typer av svar precis som förstärkningsinställningarna på ett standard PID-kontrollerat system.