En aquesta era del control digital, gairebé tots els aparells es controlen mitjançant el control digital nivell usant 1 i 0. Però penseu, no és del tot pràctic pensar que cada sortida dels processos diaris que trobeu depèn només de dos estats de l'entrada. No, sens dubte. Imagineu-vos a la vostra mare cuinant menjar saborós i no podeu impedir-vos d’elogiar-la. Llavors, com es fa tan saborós el menjar? Amb l’addició d’ingredients en quantitat i proporció adequades, és clar. Llavors, com ho gestiona? Amb un perfecte coneixement numèric de les quantitats? No sempre. Ho fa amb una idea coneguda, que inclou experiència. Aquí és on ve la idea d’una lògica de control que utilitzi els graus d’estat d’entrada en lloc de les entrades pròpies, una lògica que no requereix algunes entrades perfectes, sinó que només funciona amb una estimació típica de les entrades. Aquesta és una lògica difusa.

Què és Fuzzy Logic?

La lògica difusa és un sistema de control bàsic que es basa en els graus d'estat de l'entrada i la sortida depèn de l'estat de l'entrada i de la velocitat de canvi d'aquest estat. En altres paraules, un sistema de lògica difusa funciona sobre el principi d’assignar una sortida concreta en funció de la probabilitat de l’estat de l’entrada.

Com es va originar Fuzzy Logic?

Fuzzy Logic va ser desenvolupat el 1965 per Lotfi Zadeh a la Universitat de Califòrnia, Berkley, com una manera de realitzar processos informàtics basats en valors naturals en lloc de valors binaris. Es va utilitzar inicialment com a forma de processar dades i, posteriorment, es va començar a utilitzar com a estratègia de control.

Com funciona Fuzzy Logic?

La lògica difusa funciona sobre el concepte de decidir el resultat basant-se en suposicions. Funciona basat en conjunts. Cada conjunt representa algunes variables lingüístiques que defineixen el possible estat de la sortida. Cada estat possible de l'entrada i els graus de canvi de l'estat formen part del conjunt, depenent del qual es preveu la sortida. Funciona sobre el principi de If-else-the, és a dir, Si A AND B, llavors Z.

Suposem que volem controlar un sistema on la sortida pot ser en qualsevol lloc del conjunt X, amb un valor genèric x, de manera que x pertanyi a X. Considerem un conjunt particular A que és un subconjunt de X de manera que pertanyin tots els membres d'A l'interval 0 i 1. El conjunt A es coneix com a conjunt difús i el valor de f_A(x) a x indica el grau de pertinença de x en aquest conjunt. La sortida es decideix en funció del grau de pertinença de x al conjunt. Aquesta assignació de pertinença depèn de la suposició de les sortides en funció de les entrades i de la velocitat de canvi de les entrades.

Aquests conjunts difusos es representen gràficament mitjançant funcions de pertinença i la sortida es decideix en funció del grau de pertinença de cada part de la funció. La composició dels conjunts es decideix per la lògica IF-Else.

Generalment, les variables del conjunt són l’estat de les entrades i els graus de canvis de l’entrada i la pertinença a la sortida depèn de la lògica del funcionament AND de l’estat de l’entrada i de la velocitat de canvi de l’entrada. Per a un sistema d'entrada múltiple, les variables també poden ser les diferents entrades i la sortida pot ser el possible resultat de l'operació AND entre les variables.

Sistema de control difús

Un sistema de control difús consta dels components següents:

Un sistema de control de lògica difusa

Un Fuzzifier que transforma les variables mesurades o d’entrada en formes numèriques en variables lingüístiques.

Un controlador realitza l'operació de lògica difusa d'assignar les sortides en funció de la informació lingüística. Realitza raonaments aproximats basats en la forma d’interpretació humana per aconseguir una lògica de control. El controlador està format per la base de coneixement i el motor d'inferències. La base de coneixement consisteix en les funcions de pertinença i les regles difuses, que s’obtenen mitjançant el coneixement del funcionament del sistema segons l’entorn.

El Defuzzificador converteix aquesta sortida difusa a la sortida necessària per controlar el sistema.

Un sistema de control senzill que utilitza Fuzzy Logic per controlar la velocitat del ventilador en funció de la temperatura de l'entrada.

Suposem que voleu controlar la velocitat del ventilador en funció de la temperatura de l'habitació. Per a un profà normal, si la temperatura de l'habitació és tal que se sent massa calenta, la velocitat del ventilador augmenta al màxim. Si se sent una mica calent, la velocitat del ventilador augmenta moderadament. Si se sent massa fred, la velocitat del ventilador disminueix dràsticament.

Llavors, com fer que el vostre ordinador faci això?

Així ho podem aconseguir:

Control de la velocitat del ventilador en funció de l’entrada de temperatura

El sensor de temperatura mesura els valors de temperatura de les habitacions. Es prenen els valors obtinguts i es donen al fusificador.
El difusor assigna variables lingüístiques per a cada valor mesurat i la velocitat de canvi del valor mesurat.

Per exemple, si el valor mesurat és superior a 40 ºC, la sala està massa calenta

Si el valor mesurat oscil·la entre els 30⁰C i els 40⁰C, l’habitació està força calenta

Si el valor mesurat és de 22 a 28⁰C, la sala és moderada

Si el valor mesurat és de 10 a 20⁰C, l’habitació és freda

Si el valor mesurat és inferior a 10, la sala és massa freda.

El següent pas consisteix en el funcionament de la base de coneixement que conté la informació d’aquestes funcions membres, així com la base de regles.

Per exemple, si l'habitació és massa calenta I l'habitació s'escalfa ràpidament, configureu la velocitat del ventilador a Alta

Si l'habitació és massa calenta I l'habitació s'escalfa lentament, configureu la velocitat del ventilador a menys que Alta.

El següent pas consisteix a convertir aquesta variable de sortida lingüística en variables numèriques o variables lògiques que s’utilitzen per accionar el ventilador conductor del motor .