Schon in der Grundschule wird einem gelehrt, dass es in der Mathematik genau eine Lösung für die Gleichung 2+2 gibt. Dieses eindeutige Ergebnis ist die Zahl 4. Hierzu gibt es einen binären Status: Entweder dieses Ergebnis ist richtig oder eben falsch. So einfach es sich in der Mathematik anhört, so einfach agieren Menschen jedoch nicht. Das Wetter ist nicht gut, jedoch auch nicht schlecht – es ist wechselhaft. Die Zimmertemperatur ist nicht warm, aber auch nicht kalt – sondern angenehm, jedoch mit Tendenz zu kalt anstatt zu warm. Im Alltag werden oftmals Begriffe wie „etwas mehr“, „ein bisschen“, „klein“, „groß“, „wenig“ oder auch „viel“ verwendet. Diese Begriffe sind nicht scharf formuliert und lassen sich schwer quantifizieren, für den Menschen jedoch im gegeben Kontext verständlich. Für die Umsetzung dieser unscharfen Aussagen in die Technik, bedarf es der Fuzzy-Logik. „Fuzzy“ ist Englisch und bedeutet „verschwommen“ oder „unscharf“. Es sind linguistische Variablen, welche sich in regelungstechnische Systeme durch Fuzzy-Controller implementieren lassen. Die Schwierigkeit liegt dabei in der Umsetzung dieser unscharfen Aussagen in die technische Sichtweise. So werden beim Einparken Floskeln wie „stärker nach rechts Einschlagen“ oder „noch etwas zurück“ verstanden und umgesetzt. Anweisungen wie „den Lenkwinkel für eine Zeit von einer Sekunde minus 14 Grad einschlagen, dabei die Geschwindigkeit bei einem Meter pro Sekunde halten“ können nicht umgesetzt werden. Für eine Maschine ist diese Umsetzung in Stellgrößen genau genug, kann abgebildet und durchgeführt werden. Diese Theorie wurde von LOTFI A. ZADEH im Jahre 1965 mit der unsicheren Schließung der Fuzzy-Logik begründet. Es entwickelte sich daraus das Ziel, diese linguistische, unscharfe Logik in Steuerungs- und Regelungstechnik umzusetzen.
Inhaltsverzeichnis
- Inhaltsverzeichnis
- Abbildungsverzeichnis
- Einleitung
- Grundlagen Fuzzy
- Fuzzy Controller
- Fuzzifizierung
- Inferenz - Auswertung der Regelbasis
- Defuzzifizierung
- Funktionsweise des Fuzzy-Controllers an einem Beispiel
- Beschreibung des Beispiels: Automatische Abstandsregelung
- 1. Schritt: Fuzzifizierung
- 2. Schritt: Regelaufstellung und Inferenz
- 3. Schritt: Defuzzifizierung
- Vergleich von Systemen mit und ohne Fuzzy-Controller
- Gemeinsamkeiten von Systemen mit und ohne Fuzzy-Controller
- Vorteil von Systemen mit Fuzzy-Controller
- Nachteil von Systemen mit Fuzzy-Controller
- Zusammenfassung und kritische Reflexion
- Literatur- und Quellenverzeichnis
- Anhang
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Dieses Assignment befasst sich mit den Grundlagen von Fuzzy-Controllern, beleuchtet deren Funktionsweise anhand eines praktischen Beispiels und vergleicht anschließend Systeme mit Fuzzy-Controllern mit Systemen ohne diese Regelung. Die Schwerpunkte liegen dabei auf der Erarbeitung und Beschreibung von Fuzzy-Controller-Grundlagen, der Analyse ihrer Funktionsweise in einem realen Szenario sowie der Identifizierung von Vor- und Nachteilen gegenüber traditionellen Regelungen.
- Grundlagen der Fuzzy-Controller und deren Funktionsweise
- Praktische Anwendung von Fuzzy-Controllern in einem Beispielsystem
- Vor- und Nachteile von Fuzzy-Controllern im Vergleich zu klassischen Regelungen
- Implementierung von Fuzzy-Logik in Regelungstechnik
- Bedeutung unscharfer Aussagen in der technischen Anwendung
Zusammenfassung der Kapitel
Das Assignment beginnt mit einer Einführung in die Fuzzy-Logik und deren Anwendung in der Regelungstechnik. Es wird die Funktionsweise des Fuzzy-Controllers erklärt, wobei die Begriffe Fuzzifizierung, Inferenz und Defuzzifizierung definiert werden.
Im darauffolgenden Kapitel wird die Funktionsweise des Fuzzy-Controllers anhand eines realen Beispiels, der automatischen Abstandsregelung, illustriert. Hier werden die einzelnen Schritte der Fuzzy-Regelung, von der Fuzzifizierung bis zur Defuzzifizierung, detailliert beschrieben.
Abschließend werden die Vor- und Nachteile von Systemen mit Fuzzy-Controllern im Vergleich zu Systemen ohne Fuzzy-Logik dargestellt. Dabei werden Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen den beiden Systemtypen beleuchtet, um die Stärken und Schwächen der Fuzzy-Regelung zu verdeutlichen.
Schlüsselwörter
Fuzzy-Controller, Fuzzy-Logik, Regelungstechnik, Unschärfe, Fuzzifizierung, Inferenz, Defuzzifizierung, automatische Abstandsregelung, Stellgrößen, Eingangsgrößen, Regelalgorithmus, wissensbasierte Systeme, mathematische Modelle, klassische Regelung, Fuzzy-System, vielwertige Logik, binäre Logik.
- Quote paper
- Robert J. G. Wenndorff (Author), 2018, Fuzzy Controller Abstandsregelung. Grundlagen, Funktionsweise, Vor- und Nachteile, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/413291
