منطق فازی

[hamidreza rouein]

منطق فازی : نوعی از منطق بی نهایت مقداره و در حقیقت یک ابتکار برای بیان رفتار مطلوب سیستم ها با استفاده از زبان روزمره. در واقع منطق فازی یک منطق پیوسته است که از استدلال تقریبی بشر الگو برداری کرده است.

این منطق حدود چهل سال پیش در آمریكا، توسط لطفی زاده پایه ریزی شد و برای اولین بار در سال 1974 در اروپا برای تنظیم دستگاه تولید بخار، در یك نیروگاه، كاربرد عملی پیدا كرد. با پیشرفت چشمگیر ژاپن در عرصه وسایل الكترونیكی، در سال 1990 كلمه فازی در آن كشور به عنوان كلمه سال شناخته شد. بر خلاف آموزش سنتی در ریاضی، او منطق انسانی و زبان طبیعت را وارد ریاضی كرد.

شاید بتوان با دو رنگ سیاه و سفید مثال بهتری ارائه داد. اگر در ریاضی، دو رنگ سیاه و سفید را صفر و یك تصور كنیم، منطق ریاضی، طیفی به جز این دو رنگ سفید و سیاه نمی بیند و نمی شناسد. ولی در مجموعه های نامعین منطق فازی، بین دو رنگ سیاه و سفید مجموعه ای از طیف های خاكستری هم لحاظ می شود و به این طریق فصل مشترك ساده ای بین انسان و كامپیوتر بوجود می آید.

این باور به سیاه و سفیدها، (صفر و یك ها) و این نظام دو ارزشى به گذشته دور باز مى گردد و حداقل به یونان قدیم و زمان ارسطو مى رسد. البته قبل از ارسطو نوعى ذهنیت فلسفى وجود داشت كه به ایمان دودویى با شك و تردید مى نگریست.

بودا در هند، پنج قرن قبل از مسیح و تقریباً دو قرن قبل از ارسطو زندگى مى كرد. اولین قدم در سیستم اعتقادى او، گریز از جهان سیاه و سفید و برداشتن این حجاب دو ارزشى بود. نگریستن به جهان به همان صورتى كه هست.

از دید بودا جهان را باید سراسر تناقض دید، جهانى كه چیزها و ناچیزها در آن وجود دارد. در آن گل هاى رز هم «سرخ» هستند و هم «غیرسرخ».

در منطق بودا هم A داریم هم نقیض A. در منطق ارسطو یا A داریم یا نقیض A (منطقA یا نقیض A) در مقابل (منطق A و نقیض A) منطق این یا آن ارسطو در مقابل منطق تضاد بودا.

منطق ارسطو اساس ریاضیات كلاسیك را تشكیل مى دهد. براساس اصول و مبانى این منطق، همه چیز تنها مشمول یك قاعده ثابت مى شود كه به موجب آن: «آن چیز درست است یا نادرست». دانشمندان نیز بر همین اساس به تحلیل دنیاى خود مى پرداختند. گرچه آنها همیشه مطمئن نبودند كه چه چیزى درست است و چه چیزى نادرست و گرچه درباره درستى یا نادرستى یك پدیده مشخص، ممكن بود دچار تردید شوند. البته آنها در یك مورد هیچ تردیدى نداشتند و آن اینكه هر پدیده اى یادرست است یا نادرست .

منطق فازى، یك جهان بینى جدید است كه به رغم ریشه داشتن در فرهنگ مشرق زمین با نیازهاى دنیاى پیچیده امروز بسیار سازگارتر از منطق ارسطویى است. منطق فازى جهان را آن طور كه هست به تصویر مى كشد. بدیهى است چون ذهن ما با منطق ارسطویى پرورش یافته، براى درك مفاهیم فازى در ابتدا باید كمى تامل كنیم، ولى وقتى آن را شناختیم، دیگر نمى توانیم به سادگى آن را فراموش كنیم. دنیایى كه ما در آن زندگى مى كنیم، دنیاى مبهمات و عدم قطعیت است. مغز انسان عادت كرده است كه در چنین محیطى فكر كند و تصمیم بگیرد و این قابلیت مغز كه مى تواند با استفاده از داده هاى نادقیق و كیفى به یادگیرى و نتیجه گیرى بپردازد، در مقابل منطق ارسطویى كه لازمه آن داده هاى دقیق و كمى است، قابل تامل است.

کاربردها

یکی از کاربردهای منطق فازی ساخت انواع کنترل کننده ها است.

برای مثال یک وسیله اندازه گیری دما: برای جلوگیری از قفل شدن یک عایق ممکن است چندین عضو مجزای تابعی داشته باشد تا بتواند حوزه دماهایی را که نیاز به کنترل دارد به طور صحیح تعریف نماید. (توضیحات بیشتر در سایر مقالات سایت میکرو رایانه) هر تابع، یک ارزش دمایی مشابه را اختیار می کند که حوزه آن بین 0 و 1 است. از این ارزش های داده شده برای تعیین چگونگی کنترل یک عایق استفاده می شود.

با مثال دیگری می توان اهمیت این علم را بیشتر درک کرد: 

یک انسان در نور کافی قادر به درک میلیون ها رنگ می باشد. ولی یک روبوت چگونه میتواند این تعداد رنگ را تشخیص دهد؟ حال اگر بخواهیم روباتی طراحی کنیم که قادر به تشخیص رنگ ها باشد از منطق فازی کمک می گیریم و با اختصاص اعدادی به هر رنگ آن را برای روبوت تعریف می کنیم. 

از کاربردهای دیگر منطق فازی می توان به موارد زیر اشاره کرد :

در صنعت اتومبیل سازی (در طراحی سیستم ترمز ABS و کنترل موتور برای بدست آوردن بالاترین راندمان قدرت)،

در طراحی بعضی از ریزپردازنده ها .

در طراحی دوربین های دیجیتال . این دوربین‌ها به کمک روش‌هایی که منطق فازی پیشنهاد می‌کند حرکت شیءای که از آن فیلم‌برداری می‌شود از  لرزش‌های احتمالی دست فیلم‌بردار تشخیص داده‌ می‌شود و به‌این ترتیب لرزش‌ در فیلم حذف می‌شود.

در کاوش‌های معدن‌شناسان و حفاری‌‌های زمین برای کشف فلزات و کانی‌ها و نیز پیداکردن مخازن طبیعی نفت و گاز 

برای کنترل سامانه‌های حمل و نقل شهری مانند مترو و مونوریل .

در کنترل  مانورهای فضایی.

در تشخیص‌های طبی که به هر دلیل دیگر تاریخچه بیماری مبهم است.

و در اتوماسیون های صنعتی که در این باره به توضیحات بیشتری خواهیم پزداخت.

كاربرد منطق فازی [fuzzy logic] در اتوماسیون صنعتی :

برنـامه‌های موفـق منطق فـازی در اتومـاسیون صنعتی:

این مقاله در پنجمین كنفرانس بین‌الملی مجمع بین الملی مهندسی صنایع دربارة منطق فازی (Fuzzy logic)نیواورلئان 1996، ارائه شده.

در این مقاله‌ ما برنامه اخیر منطق فازی در اتوماسیون صنعتی را بررسی می‌كنیم. تمام برنامه‌ها به نام Fuzzy PLC كه یك بستر سخت‌افزاری برای برقراری منطق فازی و تكنیك‌های صنعتی منطق فازی است نامیده می‌شود. با یك بررسی سریع بر روی دستگاه‌های Fuzzy ، درباره برنامه (Application) كاربردی بحث می‌كنیم و می‌بینیم چگونه منطق فازی راه حل بهتری را نسبت به راه‌حلهای معمولی پیاده سازی می‌كند و در حد ممكن به بررسی صرفه‌جویی در هزینه (Cost Saving ) و بهبود كیفیت می‌پردازیم. 

منطق فازی در اتوماسیون صنعتی

در سالهای اخیر، منطق فازی پتاسیل كاربرد خود را در اتوماسیون صنعتی به خوبی به اثبات رسانده است. در این بحث كاربردی مهندسان اغلب از مفاهیم به اثبات رسیده استفاده می‌كنند. برای كنترل رخداد‌های پراكنده، آنها اغلب از منطق نردبانی (Ladder logic) استفاده می‌كنند.برای كنترل پیوسته اغلب یا نوع bang-bang استفاده می‌شود و یا نوع PID .

اگر چه كنترل PID در هنگامی كه پروسه مورد مطالعه در حالت ثابت و ایستایی باشد خوب كار می‌كند ولی در حالتهای دیگر زیاد موفق نیست:

• در حالت پراكندگی زیاد ( غیر خطی) 

• پروسه‌های وابسته به زمان ( غیر خطی)

• حالت‌های زمانهای مرده و از دست رفته.

به این دلیل است كه كنترل PID پروسه را كاملاً در حالت بررسی می‌كند. اگر چه این ساده‌سازی ممكن است در حالت عادی به خوبی عمل كند ولی در پراكندگی بسیار می‌تواند نقطة عملیاتی پروسه را بسیار دورتر از نقطة set شده قرار دهد. در این حالت فرضیة خطی (linear)اغلب كنار گذاشته می‌شود.

همین حالت وقتی اتفاق می‌افتد كه پارامتر‌های پروسه نسبت به زمان تغییر كند. در این حالات به كارگیری كنترل Fuzzy به جای كنترل PLD نشان می‌دهد كه بسیار بهتر از روشهای معمول اما پیشرفته فعلی عمل می‌كند اگر چه این تنها موردی نیست كه حل آن بر مبنای منطق فازی است .

[url=http://insco.mihanblog.com/][/url]