T_u/1/2

۰.۴۵ k_u

PI

T_u/8

T_u/1/2

۰.۶ k_u

PID

جدول ۲-۱ : تنظیم ضرایب کنترل کننده کلاسیک با بهره گرفتن از روش زیگلرنیکولز
۲-۱۳سیستم های فازی
سیستم­های فازی، سیستم­های مبتنی بر دانش و قواعد می­باشند. قلب یک سیستم فازی یک پایگاه دانش بوده که از قواعد اگر- آنگاه فازی تشکیل شده است. که بعضی از کلمات آن به وسیله توابع تعلق پیوسته مشخص شده ­اند. به عنوان مثال عبارت فازی زیر را در نظر بگیرید.
اگر سرعت اتومبیل بالا است، آن گاه نیروی کمتری به پدال گاز وارد کنید.
مثال: فرض کنید می­خواهیم کنترل­ کننده ای طراحی کنیم که سرعت اتومبیل را به طور خودکار کنترل کند. به طور کلی دو راه حل برای طراحی چنین کنترل کننده ای وجود دارد.یک راه حل استفاده از کنترل کننده­ های متعارف دیگر نظیر PID بوده و راه حل دوم شبیه­سازی رفتار رانندگان است. بدین معنی که قواعدی که راننده در حین حرکت استفاده می­ کند را به کنترل کننده خودکار تبدیل نماییم. ما راه حل دوم را در نظر می­گیریم. در صحبت­های عامیانه راننده­ها در شرایط طبیعی از سه قاعده زیر در حین رانندگی استفاده می­ کنند.

(( 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. ))

اگر سرعت پایین است، آنگاه نیروی بیشتری به پدال گاز وارد کنید.
اگر سرعت متوسط است آنگاه نیروی متعادلی به پدال گاز وارد کنید.
اگر سرعت بالا است آنگاه نیروی کمتری به پدال گاز وارد کنید.
کلمات پایین، بیشتر، متوسط، نامتعادل، بالا، کمتر به وسیله تعلقی مشابه مشخص می­شوند. البته لازم به ذکر است که در شرایط واقعی تعداد قواعد بیشتری نیاز خواهد بود، با این حال ما می­توانیم یک سیستم فازی را بر اساس این قواعد بسازیم. از آنجایی که سیستم فازی به عنوان کنترل کننده استفاده شده، آن را کنترل کننده فازی نیز می­نامند.
به طور خلاصه، نقطه شروع ساخت یک سیستم فازی بدست آوردن مجموعه ای از قواعد اگر آنگاه فازی از دانش افراد خبره یا دانش حوزه مورد بررسی می­باشند. مرحله بعدی ترکیب این قواعد در یک سیستم واحد است. سیستم های فازی مختلف از اصول و روش های متفاوتی برای ترکیب این قواعد استفاده می­ کنند [۵۸].
جنبه مهم تئوری سیستم­های فازی اینست که یک فرایند سیستماتیک برای تبدیل یک پایگاه دانش به یک نگاشت غیرخطی فراهم می­سازد. به همین دلیل ما قادر خواهیم بود که از سیستم­های مبتنی بر دانش (سیستم­های فازی) در کاربردهای مهندسی استفاده کنیم. همچنین از آنجایی که ما نمی­توانیم از مدل­های ریاضی استفاده کنیم، درنتیجه تجزیه و تحلیل و طراحی سیستم­ها را می­توان به صورت یک مدل ریاضی نیز انجام داد [۵۸].
۲-۱۴ طراحی کنترل­ کننده های فازی
کنترل­ کننده فازی در شکل­های مختلف کنترل ظاهر شده ­اند که یکی از پرکاربردترین آن کنترل مستقیم است که در شکل (۲-۱۰) نشان داده شده است.
شکل ۲-۱۰ : نمایش بلوکی استفاده از کنترل کننده فازی به صورت مستقیم
۲-۱۵ ساختار یک کنترل­ کننده فازی
یک کنترل کننده فازی از چهار بخش اصلی تشکیل شده است. فازی کننده، پایگاه قوائد، بخش تصمیم گیری، غیر فازی کننده که در شکل (۲-۱۱) مشخص می­باشد[۶۵-۶۶]،[۵۸] .
شکل۲-۱۱: دیاگرام بلوکی ساختار کنترل کننده فازی
۲-۱۵-۱ پیش پردازنده
ورودی یک کنترل کننده فازی مقادیر قطعی است که توسط وسایل اندازه ­گیری و سنسورها به دست آمده است. معمولا این مقادیر نیاز به تغییرات قبل از ورود و کنترل کننده فازی دارند. این تغییرات توسط بخش پیش پردازنده فراهم آورده می­ شود.
۲-۱۵-۲ فازی کننده
اولین بلوک داخل کنترل کننده، فازی کننده می­باشد که در آن درجه تعلق مقادیر ورودی به تابع تعلق­های مختلف محاسبه می­ شود.
۲-۱۵-۳ پایگاه قواعد
پایگاه قواعد به مجموعه اگر-آنگاه فازی گفته می­ شود که قسمت هوشمند فازی را تشکیل می­دهد. برای تنظیم قواعد چهار روش وجود دارد:
دانش مهندسی کنترل و دانش خبره-رفتار اپراتور در موقع کنترل- بر پایه منطق فازی فرایند (شناسایی فاز سیستم)- بر پایه آموزش خود سازمانده .
۲-۱۵-۴ موتور استنتاج
به دلیل اینکه هر پایه قواعد فازی در عمل شامل بیش از یک قاعده می­ شود، سوال اساسی این است که چگونه می­توان از روی یک مجموعه از قواعد نتیجه گیری کرد. دو روش برای نتیجه گیری وجود دارد . استنتاج مبتنی بر ترکیب قواعد و استنتاج مبتنی بر قواعد جداگانه.
۲-۱۵-۵ غیر فازی ساز
مجموعه فازی نتیجه استنتاج باید تبدیل به یک عدد غیر فازی شود تا بتوان خروجی متناسب با آن را به عنوان سیگنال کنترل به فرایند اعمال کرد. این عمل را غیر فازی سازی می­نامند.
۲-۱۵-۶ پس پردازنده
در مواقعی که نیاز داریم خروجی در یک محدوده استاندارد قرار گیرد یا می­خواهیم تبدیل مقیاس انجام دهیم از پس پردازش روی سیگنال خروجی کنترل کننده فازی استفاده می­کنیم.
متاسفانه اکثر حلقه­های کنترل کننده PID در حین انجام کار نیاز به تنظیم و نظارت دارند تا به طور مناسبی مقدار دهی شوند. بدین منظور از کنترل کننده­ های فازی جهت تنظیم پارامترها استفاده شده است. در واقع کنترل کننده های فازی جهت تنظیم پارامترها استفاده شده است. در واقع کنترل کننده فازی گویی ناظر بر عملیات کنترل کننده PID معمولی بوده است. یکی از روش­های طراحی کنترل کننده فازی، روش سعی و خطا است [۶۷] . در روش سعی و خطا که بر پایه دانشی از تجربیات شخص خبره بدست آمده است و به صورت شفاهی قابل بیان است. کنترل کننده فازی طراحی می­گردد وسپس از آن آزمایش می­گردد اگر نتیجه رضایت بخش نبود از شخص خبره درخواست می­گردد که آزمایشات خود را تا هنگام حصول نتیجه بهتر تکرار کند. اما در روش تئوری ساختار، پارامترهای کنترل کننده فازی چنان طراحی می شود که عملکرد مشخصی را برای سیستم تضمین کنند. البته بهتر است جهت طراحی کنترل کننده فازی از تلفیق دو روش استفاده کرد [۶۸] .از آنجایی که سیستم­های واقعی بسیار پیچیده تر از آن هستند که بتوان آن­ها را به طور قطعی و دقیق تعریف کرد. بنابراین یک توصیف تقریبی یا همان فازی که تحلیل و اصلاح آن بسیار آسان تر است ممکن است به عنوان مدل سیستم بکار برود [۶۹] .از طرفی فرضیه فازی این توانایی را دارد ارتباط مناسبی را بین دانش انسانی و مدل­های ریاضی برقرار کند و فرآیندهای مهندسی را از حالت خشک ریاضی به جملات بسیار ملموس­تر تبدیل کند. قلب سیستم های فازی را پایگاه قواعد تشکیل می­دهد که بر پایه دانش انسانی است وبه وسیله قواعدهایی به صورت اگر- آنگاه خروجی سیستم فازی را به ورودی آن ارتباط می­دهد [۷۰].
در این پایان نامه سیستم فازی، دارای دو ورودی و یک خروجی است. ورودی تغییرات فرکانس خروجی سیستم ورودی دوم مشتق این ورودی می­باشد. توابع عضویت ورودی و خروجی این سیستم در جدول (۲-۲) نشان داده شده است.E در جدول زیر همان خطا (Error) یا انحراف فرکانس می­باشد و E^* مشتق خطا یا همان مشتق انحراف فرکانس می­باشد.

PB

PS

ZR

NS

NB

E