up
Search      menu
علم و تکنولوژی :: مقاله سيستم هاي فازي PDF
QR code - سيستم هاي فازي

سيستم هاي فازي

مقدمه اي بر سيستم هاي فازي

دستيابي به دانش بدون ابهام، سالهاي متمادي انسان را دچار چالش ساخته است. از هنگامي که ارسطو منطق دو ارزشي را معرفي کرده، تاکنون بشر توانسته با کمک و استفاده از آن به موفقيت هاي چشمگيري دست يابد؛ فن آوري رشد نموده و روز به روز کارآمد تر شده است.
در اوايل قرن بيستم، دانشمندان به اين نتيجه رسيدند که ساختارهاي سنتي علوم، پاسخگوي پديده هاي کشف شده نيست. مشکلاتي که براي قوانين نيوتن در اندازه هاي مولکولي بوجود آمده بود، باعث شد نظر تمام دانشمندان و پژوهشگران به سمت پديده هاي تصادفي جلب شود و همين امر منجر به رشد علوم آمار و احتمالات گرديد. پديده هاي احتمالات عباراتي بودند که بشدت در تمام شاخه هاي علوم بخصوص آنجا که سيستم ها پيچيده مي شدند و يا تعداد مشاهدات افزايش مي يافت، ديده مي شد. اما آنچه احتمالات بدنبال آن بود، با ماهيت ابهامي که در سيستم ها وجود داشت، تفاوت هاي زيادي مي کرد. با آنکه پديده هاي تصادفي نمود يافته بودند، هنوز هم دانشمندان معتقد بودند که تنها راه افزايش کارآيي سيستم ها، افزايش دقت است.
منطق fuzzy گونه اي بسيار مهم از منطق است که توسط استاد ايراني پروفسور دکتر لطفي زاده در سال ۱۹۶۵ مطرح شد و بطور جدي در مقابل منطق دودويي ارسطويي قرار گرفت و اين منطق نه تنها در حوزه تئوري بلکه در صنعت نيز بکار رفته است و پژوهشگران زيادي را مشغول به تحقيق در اين زمينه کرده است.
منطق fuzzy در ابتدا بعنوان روشي براي پردازش اطلاعات معرفي گرديد که عضوهاي يک مجموعه علاوه بر دو حالت قطعي عضو بودن و نبودن حالت بين اين دو را نيز تعريف مي کند. fuzzy به جاي پرداختن به صفر و يک، از صفر تا يک را مورد بررسي و تحليل قرار مي دهد؛ به بيان ديگر مجموعه اي که در منطق ارسطويي داراي دو عضو صفر ويک است در منطقfuzzy به مجموعه اي با بي نهايت عضو که داراي مقاديري از صفر تا يک هستند تبديل مي شود و بدين صورت منطق fuzzy به اعمال و طرز فکر آدميان بيشتر نزديک مي شود.
تا دهه ۷۰ برخورد با اين تئوري مجموعه ها براي کنترل سيستم ها بکار نرفت تا اينکه بعلت ناکافي بودن قابليت هاي کامپيوترهاي کوچکي که تا پيش از آن زمان بودند مورد توجه قرار گرفت و دکتر لطفي زاده استدلال کرد مردم نيازي به اطلاعات ورودي شمارشي بسيار دقيق ندارند و آنها هنوز قادر به کنترل تطبيقي هستند. اگر کنترل گرهاي feed back (بازخورد) طوري برنامه ريزي شوند که ورودي هاي غير دقيق را بپذيرند در اين صورت آنها بسيار موثر تر و مفيد تر خواهند بود چه بساکه ممکن است اجراي آنها بسيار آسانتر شود. اروپائيان و ژاپني ها خيلي سريعتر از ديگر کشورها اين تکنولوژي را پذيرفتند و محصولات واقعي همچون: دوربين هاي عکاسي، اجاقهاي ماکروويو و ... در اين زمينه ساختند و به جامعه بشري عرضه نمودند.
منطق fuzzy معتقد است که ابهام در ماهيت علم است. برخلاف ديگران که معتقدند که بايد تقريب ها را دقيق تر کرد تا بهره وري و اثربخشي افزايش يابد، لطفي زاده معتقد است که بايد به دنبال ساختن مدل هايي بود که ابهام را بعنوان بخشي از سيستم مدل نمايد و سيستم هايي که اساس کار آن با دانش است جايگزين سيستم هايي که با داده ها تنظيم شده اند گردند و سيستم هايي با مرزهاي قطعي و دست و پاگير، برداشته شده و جاي آنها را مرزهاي خاکستري فرابگيرد.
منطق fuzzy ، حلال مسائل است و قابليت اين را دارد که هم در سيستم هاي ميکروکنترلرهاي کوچک و ساده پياده شود و هم در کامپيوترهاي چند کاناله، شبکه عظيم و يا در سيستم هاي کنترلي اجرا گردد. منطق fuzzy نيز در نرم افزار، سخت افزار و يا ترکيبي از آن دو مي تواند کاربرد داشته باشد. منطق fuzzy روشي آسان براي رسيدن به نتايج معين بر پايه اطلاعات ورودي مبهم و غير دقيق مي باشد. روش اين منطق براي کنترل سيستم ها چگونگي تصميم گيري يک انسان را تقليد مي کند اما بسيار سريعتر و دقيق تر. مدل منطقfuzzy بر پايه و اساس تجربه بوده و بر تجربه کاربر تا فهميدن تکنيکي سيستم تکيه دارد. بعنوان مثال فرض مي شود فردي در اتاق خود مشغول مطالعه است و از آنجا که هوا گرم بوده، پنجره را کاملاً گشوده است. اگر بعد از نيم ساعت آن شخص اندکي احساس سرما نمايد، چه خواهد کرد؟ در حالت طبيعي، بلافاصله پنجره را کاملاً خواهد بست يا اندک اندک و به مرور زمان آنرا خواهد بست و بعد از رسيدن به دماي مطلوب آنرا (درحالت نيمه باز و يا کاملاً بسته) رها خواهد کرد؛ فرض دوم محتمل تر است اما منطق دو ارزشي فقط يک پنجره را کاملاً باز مي بيند يا کاملاً بسته.
منطق fuzzy داراي خصوصيات منحصر به فردي براي کنترل بسياري از سيستم ها مي باشد؛ از جمله:
۱) کار خود را بطور دائم ادامه مي دهد؛ چرا که نياز به ورودي هاي دقيق ندارد و مي تواند طوري برنامه ريزي شود که اگر سنسور (حس گر) feed back قطع يا خراب شود بدون خطر و اشکال کارش را ادامه مي دهد.
۲) چون روشهاي کنترلر منطق fuzzy توسط کاربران تهيه مي شود مي تواند به راحتي اصلاح شود و تغيير کند تا عمليات سيستم را بهبود بخشد يا تغيير دهد.
۳) هر اطلاعاتي از سنسور که نشانه اي از عمل و عکس العمل هاي سيستم باشد براي منطق fuzzy کافي است و نيازي به تعداد کمي ورودي و يا چند خروجي کنترلي ندارد که بخواهد محاسبات را انجام دهد تا بتواند اجرا شود. اين مسئله باعث مي شود تا سنسورها ارزانتر باشند؛ پس هزينه و پيچيدگي سيستم کاهش مي يابد.
۴) منطق fuzzy قادر است هر تعداد معقول ورودي پردازش نمايد و خروجي هاي بي شماري را ايجاد نمايد ولي چون تعيين سريع قواعد اصلي مشکل است، قواعدي که روابط متقابل بين ورودي ها و خروجي ها را تعيين مي کند هم بايد مشخص شود پس بهتر است که سيستم کنترلي را به قطعات کوچک تقسيم کرد و از چندين کنترلر منطق fuzzy کوچکتر که هر کدام داراي مسئوليت محدودتري هستند، براي سيستم استفاده شود، چراکه يکي از قابليت هاي منطق fuzzy همين است: افزايش دقت با استفاده از کنترلرهاي متعدد .
۵) منطق fuzzy مي تواند سيستم هاي غير خطي را کنترل کند که مدل کردن آنها با قواعد رياضي بسيار سخت و يا غير ممکن است.
● استفاده از متغيرهاي زبان شناختي به جاي اعداد:
پروفسور لطفي زاده در سال ۱۹۷۳ مفهوم متغيرهاي fuzzy يا زبان شناختي را پيشنهاد کرد تصور کردن آنها بعنوان لغات يا موضوعات زبان شناختي بهتر از تصور کردن آنها بصورت اعداد است. ورودي هاي سنسور همچون : دما، جريان، فشار، سرعت و غيره هستند. در عين حال متغيرهاي fuzzy خودشان صفاتي مي باشند که متغير را توصيف مي کنند.
بعنوان مثال: خطاي (مثبت بزرگ)، خطاي (مثبت کوچک)، خطاي (صفر)، خطاي (منفي کوچک)، خطاي (منفي بزرگ). براي مينيمم کردن مي توان متغير هاي مثبت، صفر و منفي را براي هر يک از پارامترها در نظر گرفت. دامنه تغييرات اضافي از قبيل (خيلي بزرگ) و (خيلي کوچک) هم مي توانند به محدوده پاسخگويي در شرايط استثنايي و يا بسيار غير خطي اضافه شوند اما در سيستم اصلي نيازي به آن نيست.
● کاربرد و نتيجه گيري:
منطق fuzzy تاکنون در شاخه هاي مختلف علوم بکار رفته است، اما شايد مهم ترين کاربردهاي آنرا در سيستم هاي کنترلي بيابيم. از آنجايي که کنترل منطق fuzzy در ژاپن رشد فراواني داشته است، شايد بتوان ژاپن را منشا کاربرد fuzzy در صنعت دانست. دکتر ميشيوسوگنو تحقيقات فراواني براي کنترل کننده هاي fuzzy انجام داده است. او براي اولين بار کنترل کننده ي fuzzy را با حدود ۱۰۰قانون براي کنترل يک بالگرد درشرايط خطر ارائه داد. اين مسئله قابل حل با روشهاي کنترلي سابق نبوده و انسان هم براي کنترل بالگردها در اين شرايط با مشکل مواجه بوده است. بنابراين، اين مسئله يکي از مهم ترين دست آوردهاي منطق fuzzy مي باشد.
منطق fuzzy به عنوان روشي سودمند براي گروه بندي و کاربرد اطلاعات شناخته شده است و همين گونه ثابت گرديده که منطق fuzzy تا زماني که از منطق کنترلي موجود بشري تقليد کند، گزينه اي عالي براي کاربرد در بسياري از سيستم هاي کنترلي خواهد بود. منطق fuzzy مي تواند در کامپيوترهاي دستي کوچک تا سيستم هاي عظيم بکار رود. منطق fuzzy از يک برنامه غير دقيق بسيار توصيفي استفاده مي کند تا با اطلاعات ورودي بيشتر، شبيه يک کاربر انسان رفتار کند و و همچنان پس از خطاي کاربرد به کار خود در پردازش اطلاعات ورودي و خروجي بپردازد و معمولاً در آغاز با اندک تنظيمي و يا حتي بدون نياز به اين امر شروع به کار مي کند. منطق fuzzy نيازي به ورودي هاي دقيق ندارد و بطور ماندگار به کارش ادامه مي دهد و مي تواند هر تعداد معقولي از ورودي ها را پردازش کند اما پيچيدگي سيستم با ورودي ها و خروجي هاي بيشتر بسرعت افزايش مي يابد و پردازشگرهاي توزيع شده باعث آسان شدن عمليات مي گردند.
امروزه در هر کجا نمي توان اثر منطق fuzzy را ناديده گرفت، از کنترل موشک و فضا پيماها گرفته تا کنترل ترافيک يک شهر بزرگ، حتي اثاثيه ها هم fuzzy شده اند؛ جارو برقي fuzzy، اجاق fuzzy، ماشين لباس شويي fuzzy و ... .
در آخر بيشترين مزيت منطق fuzzy که باعث بکار رفتن آن در رشد صنعت شده انعطاف آن در تحليل داده ها و تصميم گيريها است. در واقع منطق fuzzy روش دقيق فکر کردن در امور مبهم، غير دقيق، تيره و تار و خاکستري است.
شايان ذکر است که در ايران نيز محققان زيادي چون دکتر ممداني به پژوهش در اين زمينه پرداخته اند که مجال بيشتري براي يافته هاي جديد قابل ارائه نياز است.

● سيستم ترمز سيستم ترمزهاي هيدروليکي همانگونه که مي دانيم يکي از بهترين و مطمئن ترينهاست ولي اين سيستم بصورت نخستين خود ( تک کاناله ) داراي عيب بزرگي ...

● تعريف سيستم هاي فازي و انواع آن واژة فازي در فرهنگ لغت آکسفورد به صورت مبهم، گنگ و نادقيق تعريف شده است. اگر بخواهيم نظرية مجموعه هاي فازي شرايط عدم ...

سيستم آبياري سنترپيوت به دليل هزينه کارگري کم ، انعطاف پذيري زياد ، راحتي اجرا و بهره برداري آسان ، يک سيستم آبياري انتخابي درامر کشاورزي است . وقتي ک ...

سيستم آبياري سنترپيوت به دليل هزينه کارگري کم ، انعطاف پذيري زياد ، راحتي اجرا و بهره برداري آسان ، يک سيستم آبياري انتخابي درامر کشاورزي است . وقتي ک ...

● رويکرد غيراختصاصي تعديل ايمني بي کفايتي سيستولي قلب با فعال شدن سيستم ايمني همراه است. در بررسي هاي پيش باليني، تزريق مجدد خون اتولوگ که در خارج بدن ...

در حالي که در زندگي و تجارت همه در تلاشند تا از موانع (barriers) عبور کرده و آنها را از سر راه خود بردارند، فيلم، به موانع يا به عبارت علمي تر لايه ها ...

Cernيک لابراتورار اروپايي براي ذرات فيزيک است. در اين لابراتوار بزرگترين وعميق ترين آزمايشات و تحقيقات از سال ۱۹۵۴ برروي ذرات فيزيکي انجام مي گرفته اس ...

سيستم هاي نظارت تصويري از ساليان پيش به عنوان ابزاري مهم در بحث نظارت و ايجاد امنيت مورد استفاده قرار گرفته اند. با توجه به سابقه طولاني اين سيستم ها، ...

دانلود نسخه PDF - سيستم هاي فازي