غیرفازی‌ساز
موتور استنتاج
شکل ۴-۳- دیاگرام بلوکی از ساختار یک سیستم فازی را به همراه فازی‌ساز و غیرفازی‌ساز [۲۹]
لازم بذکر است که بخش‌های ورودی و خروجی سیستم‌های فازی خالص، مجموعه‌هایی فازی (چند ارزشی) می‌باشند و این در حالی است که سیستم مهندسی دنیای واقعی، متغیرهایی با مقادیر واقعی (دو ارزشی یک یا صفر) می‌باشند. این موضوع در نوع خود به عنوان یک مشکل در استفاده از این نوع سیستم‌ها می‌باشد. همچنین در بخش آنگاه (Then) سیستم‌های TSK، رابطه‌ی ریاضی می‌باشد، بنابراین چهارچوبی برای نمایش دانش بشری فراهم نمی‌کند و این سیستم برای اعمال مختلف جنبه‌های فازی، دست فرد خبره را باز نمی‌گذارد، در نتیجه انعطاف‌پذیری در این ساختار وجود ندارد، که در نوع خود بعنوان یک مشکل در استفاده از اینگونه سیستم‌ها بحساب می‌آید. از اینرو، تنها گزینه مناسب جهت استفاده در کنترل کننده‌های فازی، سیستم‌های با فازی‌ساز و غیرفازی‌ساز می‌باشد. همچنین کنترل کننده‌های فازی بصورت کلی از نظر دستور کنترلی، به دو دسته مستقیم (حلقه بسته) و غیرمستقیم (حلقه باز) تقسیم می‌شوند، که بر اساس ملاحظات سیستم با هدف رسیدن به کارائی و عملکرد بهتر محصول، بر اساس شیوه نگرش و تفکر انسان‌ها طراحی می‌شوند.

( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

۴-۳-۲- توابع تعلق، متغیرها و قیود زبانی
در زندگی امروزه، کلماتی وجود دارند که اغلب برای توصیف متغیرها استفاده می‌شوند. برای مثال هنگامی که می‌گوییم “امروز هوا گرم است” یا معادل آن “دمای هوای امروز بالا است"، ما از واژه‌ی"بالا” برای توصیف “دمای هوای امروز” استفاده کرده‌ایم. بدین معنی که متغیر “دمای هوای امروز"، واژه‌ی “بالا” را بعنوان مقدار خود پذیرفته است. واضح است که متغیر “دمای هوای امروز” می‌تواند مقداری نظیر ۲۵ درجه سانتی‌گراد یا ۳۱ درجه سانتی‌گراد و غیره را اختیار کند. هنگامی که یک متغیر، عدد را بعنوان مقدار خود بپذیرد، ما یک چهارچوب ریاضی مشخص برای فرموله کردن آن داریم. ولی هنگامی که متغیر، واژه‌ها را بعنوان مقدار می‌گیرد؛ در آن صورت چهارچوب مشخصی برای فرموله کردن آن در ریاضیات کلاسیک نداریم، برای این که چنین چهارچوبی بدست آوریم، مفهوم متغیرهای زبانی در سیستم‌های فازی تعریف شده است. در صحبت‌های عامیانه اگر یک متغیر بتواند واژه‌هایی از زبان طبیعی را بعنوان مقدار بپذیرد، یک متغیر زبانی نامیده می‌شود. واژه‌ها بوسیله‌ی مجموعه‌های فازی در محدوده‌ای که متغیرها تعریف شده‌اند، مشخص می‌شوند. هر متغیر زبانی می‌تواند بوسیله‌ی توابع تعلق نمایش داده شود که این توابع به چهار فرم عمده‌ی گوسی، مثلثی، ذوزنقه‌ای و سهمی است و برحسب ضرورت و موضوع مساله، می‌توان یکی از این توابع تعلق را استفاده نمود. شکل ۴-۴ مثالی از سرعت ماشین بعنوان یک متغیر زبانی با توابع تعلق “آهسته، متوسط و سریع"، نشان داده شده است [۲۹].

شکل ۴-۴- سرعت ماشین بعنوان یک متغیر زبانی با توابع تعلق و متغیرهای زبانی مربوطه [۲۹]
۴-۳-۳- پایگاه قواعد فازی
یک پایگاه فازی از مجموعه‌ای از قواعد اگر- آنگاه فازی تشکیل شده است. پایگاه قواعد فازی از این نظر که سایر اجزای سیستم فازی برای پیاده‌سازی این قواعد به شکل موثر و کارا استفاده می‌شوند، قلب یک سیستم فازی محسوب می‌شوند [۲۹].
۴-۳-۴- موتور استنتاج فازی
در یک موتور استنتاج فازی، اصول منطق فازی برای ترکیب قواعد اگر- آنگاه در پایگاه قواعد فازی، به نگاشتی از مجموعه فازی در ورودی به مجموعه فازی در خروجی، مورد استفاده قرار گرفته است [۲۹].
۴-۳-۵- فازی‌ساز
مطابق شکل ۴-۳، فازی‌ساز به عنوان نگاشتی از یک نقطه که آن نقطه بصورت عددی و حقیقی است و متعلق به مجموعه ورودی است، به یک مجموعه‌ی فازی در ورودی تعریف شده است [۲۹]. بدین معنی که فازی‌ساز ، بایستی مقدار قطعی و حقیقی ورودی که توسط حسگر بدست آمده را به یک متغیر زبانی تبدیل کند. معیارهایی در طراحی فازی‌ساز وجود دارند که عبارتند از:
- فازی‌ساز بایستی این حقیقت را در نظر بگیرد که ورودی در نقطه مورد نظر قطعی است (Crisp Input).
- اگر ورودی بوسیله‌ی نویز مخشوش شود، فازی‌ساز بایستی اثر نویز را کاهش داده یا حذف کند.
- فازی‌ساز بایستی در ساده‌تر کردن محاسبات مربوط به موتور استنتاج نقش داشته باشد.
۴-۳-۶- غیرفازی‌ساز
غیرفازی‌ساز بعنوان یک نگاشت از مجموعه‌های فازی در خروجی به یک نقطه‌ی قطعی در خروجی، تعریف می‌شود. بطور مفهومی، وظیفه غیرفازی‌ساز مشخص کردن نقطه‌‌ی است که بهترین نماینده مجموعه فازی خروجی باشد [۲۹].
۴-۴- کنترل کلاسیک
از لحاظ کاربرد در مهندسی کنترل؛ کنترل کننده‌های PID، هنوز جزء مهمترین کنترل کننده‌های
کلاسیک محسوب می شوند، که در صنعت و کنترل فرایندهای صنعتی (امروزه بیشتر به صورت الکترونیکی و گاهی پنوماتیکی) از آن استفاده می‌شود. کنترل کلاسیک سعی بر آن دارد که مفاهیم به درستی تعریف شده و بطور سیستماتیک کنار ‌هم گذاشته شوند، تا منجر به یک درک عملی و نتیجه‌ی مطلوب از فرایند کنترل شوند. همانطور که می‌دانیم، دینامیک فرایند در واقع دانستن رفتار گذرای فرایند است و مقصود از کنترل فرایندهای صنعتی، نگه داشتن فرایند در شرایط مطلوب کاری است. در کنترل کلاسیک عموماً به تعریف کنترل کننده‌های PID بسنده می‌شود که دارای سه عمل تناسبی، انتگرالی و مشتقی می‌باشند. از آنجایی که در این پژوهش با کنترل کننده‌ی PI سروکار داریم، بدین جهت به توضیح مختصری از آن می‌پردازیم. ضابطه کلی کنترل کننده‌ی تناسبی- انتگرالی، بصورت رابطه ۴-۱ می‌باشد [۲۶].
(۴-۱) 
که در آن  بهره تناسبی و  ثابت زمانی انتگرالی یا زمان باز تنظیم^[۶۳] نامیده می‌شود، که آن را سرعت جایگزینی^[۶۴] معکوس تعریف می‌کنند. کنترل کننده‌ی PI ارزش صنعتی بسیار دارد، چرا که خطای ماندگار را به خوبی حذف می‌کند[۲۶]. با کسر وضعیت پایدار از رابطه ۴-۱ و گرفتن تبدیل لاپلاس، تابع تبدیل کنترل کننده بصورت رابطه ۴-۲ خواهد بود [۲۶].
(۴-۲) 
در طی زمان‌های متمادی افراد گوناگون روش‌هایی را به منظور تعیین ضرایب کنترل کننده‌های PI (  و  ) ارائه کرده‌اند که امروزه در صنعت کاربرد دارند. در این میان روش‌های مبتنی بر مدل^[۶۵] از طریق شناسایی پاسخ پله، از جمله این روش‌ها هستند که بدلیل راحتی و موثر بودن در بسیاری از فرآیندها از محبوبیت بالایی برخوردار هستند. معمولاً مدل سیستم از پاسخ پله سیستم تقریب زده می‌شود یا پاسخ فرکانسی سیستم بدست آورده می‌شود. سپس بر اساس مدل بدست آمده و جداول موجود که پیشنهادات افراد مختلف چون آقایان زیگلر- نیکولز^[۶۶]، اسمیت- کروپیو^[۶۷]، کوهن- کن^[۶۸]، تایروس- لوئیبن^[۶۹] و غیره می‌باشند، ضرایب مناسب کنترل کننده‌ی PI برای سیستم بدست آورده می‌شود. برای مثال در جدول ۴-۱ و جدول ۴-۲ نحوه‌ی چگونگی تعیین این ضرایب توسط روش تایروس- لوئیبن و روش زیگلر- نیکولز بعنوان شناخته شده‌ترین و مرسوم‌ترین روش‌های موجود که بر اساس پاسخ فرکانسی سیستم هستند، بیان شده
است. لازم به ذکر است که روش تایروس- لوئیبن بعنوان یک روش محافظه کارانه‌تر نسبت به روش
زیگلر- نیکولز شناخته می‌شود. در جدول‌های زیر  و  به ترتیب مقدار بهره و فرکانس سیستم در مرز پایداری می‌باشند و همچنین  می‌باشد [۲۶].
جدول ۴-۱- تعیین ضرایب کنترل کننده‌ی PI به روش تایروس- لوئیبن [۲۶]

جدول ۴-۲- تعیین ضرایب کنترل کننده‌ی PI به روش زیگلر- نیکولز [۲۶]