طراحی ماشین شستشوی فازی با کنترل کننده منطق فازی (دو ورودی و دو خروجی)

منطق فازي يك نوع منطق است كه روش هاي نتيجه گيري در مغز بشر را جايگزين مي كند. در واقع روشي است كه مغز انسان خود بر اساس آن كار مي كند يعني ورودي ها و پردازش در مغز انسان فازي هستند. ما ميتوانيم اين روش پردازش را در ماشين ها هم پياده سازي كنيم تا آنها هم بتوانند آن را اجرا كنند و از فوايد آن بيشتر و بهتر استفاده كنيم.

استادان ارجمند، دانشجویان عزیز، مهندسین برق و تمامی متخصصین محترم که به طریقی با منطق فازی و سیستم­های تخصصی آن در ارتباط هستند، می­توانند از این مقاله استفاده نمایند. این مقاله شامل دو فصل است که در مورد ساختار، طراحی و برنامه نویسی گرافیکی پروژه فوق در نرم افزار MATLAB بحث می­کند.

شما عزیزان در فصل اول با اصول کلی کاربرد­ها و ویژگی­های منطق فازی همراه با مثال­های گوناگون آشنا خواهید شد. و در فصل دوم با اصول کلی طراحی سیستم ماشین شستشو­ی فازی در نرم افزار MATLAB آشنا خواهید شد.

چکیده طراحی ماشین شستشوی فازی با کنترل کننده منطق فازی

کنترل ­های فازی چند سالی است که  کاربردهای مناسبی در وسایل خانگی پیدا کرده­ اند. در این مقاله سعی بر آن شده است تا به قسمتی دیگر از کاربردهای منطق فازی در ماشین لباسشویی پرداخته شود. ماشین ­های لباسشویی که درحال حاضر دارای کنترل فازی هستند، نیاز دارند تا کاربر زمان و میزان پودر شستشو را به آنها اعلام نماید، اما اگر خود وسیله بتواند این کنترل را اتوماتیک انجام دهد، می تواند باعث افزایش کیفیت حاصل شستشو شده، از هدر رفتن برق مصرفی نیز جلوگیری می­کند.

ساختار کلی ماشین شستشو­ی

ساختار کلی ماشین شستشو­ی مورد استفاده یک سیستم دو ورودی دو خروجی است که دو ورودی فوق مقدار اندازه گیری شده کثیفی وحجم لباس ­ها بوده و خروجی زمان و میزان پودر مناسب شستشو میباشد.

بعنوان ورودی (سنسورهایی) در این سیستم تعبیه شده این سنسورها که از نوع نوری می­باشند میزان نوری را که از طرف مقابل ساطع شده و از آب عبور کرده را اندازه گیری می نمایند. سنسور نوری همچنین میتواند معین کند که نوع کثیفی چیست لباس گل آلود است یا چرب؟ گِل در آب سریعتر حل می­شود بنابراین اگر نور دریافتی بسرعت کاهش پیدا کند در آن صورت لباس گل آلود است در حالی که اگر لباس روغنی باشد کندتر در آب حل شده و کاهش نور دریافتی کندتر خواهد بود .

ماشین همچنین دارای یک سنسور بار 7 کیلو گرمی می باشد که حجم لباس ها را ثبت می کند واضح است که تعداد لباس ­های بیشتر زمان و پودر بیشتری برای شستشو لازم دارد. این پروژه در حقیقت از یک قسمت کلی، برنامه کامپیوتری (در محیط برنامه نویسی MATLAB) تشکیل شده است. در قسمت برنامه کامپیوتری یک برنامه گرافیکی توسط نرم افزارMATLAB  نوشته شده است. که در آن پروتکل ­ها و استاندارد­ها پیاده سازی شده است.

آشنایی با منطق فازی

مقدمه

مفاهیم نادقیق بسیاری در پیرامون ما وجود دارند که آنها را به صورت روزمره در قالب عبارت های مختلف بیان می کنیم . به این جمله دقت کنید: ” هوا خوب است.” هیچ کمیتی برای خوب بودن هوا مطرح نیست تا آن را اندازه بگیریم بلکه این یک حس کیفی است.

در واقع مغز انسان با در نظر گرفتن فاکتور های مختلف و براساس تفکر استنتاجی جملات را تعریف و ارزش گذاری می­نماید که مدل سازی آنها به زبان  و فرمولهای ریاضی اگر غیر ممکن نباشد کاری بسیار پیچیده خواهد بود.

منطق فازی تکنولوژی جدیدی است که شیوه هایی را که برای طراحی و مدل سازی یک سیستم نیازمند ریاضیات پیچیده و پیشرفته است، با استفاده از مقادیر زبانی و دانش فرد خبره جایگزین می سازد.

بیشتر بدانید : منطق فازی چیست ؟

مقدمه طراحی سیستم کنترل شستشوی فازی

این پروژه در حقیقت از یک قسمت کلی، برنامه کامپیوتری (در محیط برنامه نویسی MATLAB) تشکیل شده است. درقسمت برنامه کامپیوتری یک برنامه گرافیکی توسط نرم افزارMATLAB  نوشته شده است. که در آن پروتکل­ ها و استاندارد­ها پیاده سازی شده است.

کنترل کننده­ های فازی

در این پروژه که قسمتی از آن کنترل زمان و میزان پودر شستشو می­باشد. ورودی­ها که شامل خطا و مشتق خطا می­باشند (میزان کثیفی و وزن البسه) وارد سیستم استنتاج فازی می­شوند و پس از اعمال قوانین برروی ورودی ­ها، خروجی­ ها غیر فازی می­شوند و به ماشین شستشو فازی اعمال می­گردند. قوانین بدست آمده در این پروژه با توجه به ساختار یک ماشین شستشو 7 کیلو گرمی خانگی بدست می­آید که در ادامه به طور مفصل در مورد آن توضیح داده می­شود. ساختار کنترل فازی، مقاومت قابل توجهی را نسبت به نویز موجود در ماشین شستشو­ی فازی ارائه می­نماید. که می­توان به سهولت از منطق فازی استفاده نمود و کنترلر­های مناسبی را طراحی نمود.

طراحی سیستم  فازی

به طور کلی در طراحی یک سیستم فازی 4 مرحله باید مد نظر طراح باشد.

1.  جمع آوری داده ها
2. تعیین ورودی و خروجی­های کنترل کننده
3. اختصاص توابع عضویت به هریک از ورودی­ها و خروجی­ها
4.  تشکیل جدول قوانین فازی

در ادامه در مورد هرکدام به طور مفصل توضیح داده می­شود و به طور کلی با اصول اولیه­ی طراحی یک سیستم فازی آشنا خواهید شد.

  قدم اول جمع آوری داده ­ها

قدم اول در طراحی یک سیستم فازی جمع آوری داده ها می­باشد؛ (طراح باید بداند که ماشین شستشو­ی مورد بحث چند کیلو گرمی است همینطور باید بداند که میزان زمان شستشو و پودر لازم برای لباس ­های روغنی و سایرکثیفی ­های دیگر چقدر است ) و سپس با استفاده از این اطلاعات است که طراح می­تواند بازه و توابع عضویت، هر کدام از ورودی­ها و خروجی­ها را به آنها اختصاص دهد و سیستم را طراحی کند.

 قدم دوم تعیین ورودی  و خروجی­ های کنترل کننده

همان طور که متوجه شده ­اید سیستم مورد نظردو ورودی تحت عنوان ­های میزان کثیفی البسه و وزن البسه و همینطور دو خروجی تحت عنوان ­های زمان شستشو و مقدار پودر دارد.

قدم سوم اختصاص توابع عضویت به هریک از ورودی­ ها­ و خروجی ­ها

در این مرحله بایستی با توجه به اطلاعاتی که از قدم اول بدست آوردیم، بازه و توابع عضویت ورودی­ها و خروجی­ها را بدست آوریم.

قدم چهارم تشکیل جدول قوانین فازی

برای این پروژه با توجه به توابع تبدیل ورودی 25 قانون میتوان نوشت.

رابط گرافیکی جعبه ابزار منطق فازی

در این قسمت از رابط گرافیکی جعبه ابزار منطق فازی در راستای ایجاد یک سیستم استنتاج فازی استفاده خواهیم کرد. که مسلما استفاده از رابط گرافیکی، موجب تسهیل عملیات خواهد شد.

 

 

می­توانید برای ساخت، ویرایش و مشاهده سیستم­های استنتاج فازی از 5 ابزار گرافیکی اولیه در این جعبه ابزار استفاده کنید.

 ابزارهای منطق فازی در متلب

• – ویرایشگر سیستم­های استنتاج فازی ( FIS )
• – ویرایشگر توابع عضویت
• – ویرایشگر قواعد
• – نمایشگر قواعد
• – نمایشگر سطوح

تهیه و تالیف: محمد ابراهیم ابراهیمیان  ناشر: وب سایت میکرو دیزاینر الکترونیک،  اگر شما هم مقاله ای دارید برای انتشار  آن در وبسایت ما از قسمت تماس با ما اقدام کنید.

اگر این نوشته‌ برایتان مفید بود لطفا کامنت بنویسید.