Eine Aussage ist wahr oder falsch. Diese binäre Logik, diese Präzision der Mathematik wird seit der Antike mit Aristoteles als Urvater gelebt. Jedoch erkannten bereits damals Philosophen wie Platon, dass es zwischen wahr und unwahr einen weiteren Bereich geben muss. Wie sich Jahre später zeigte, sollte Platon mit dieser Aussage Recht behalten. Denn viele Sachverhalte lassen sich nicht eindeutig beschreiben. Die Sprache bietet die Möglichkeit Begriffe, sogenannte linguistische Ausdrücke, wie „wenig“, „viel“, „warm“, „kalt“ und viele mehr zur Beschreibung einer Größe zu nutzen. Unscharfe (englisch: fuzzy) Formulierungen sind, obwohl sie oberflächlich betrachtet leicht verständlich wirken, aus technischer Sicht schwer in scharfe Stellgrößen abzubilden. Folglich stoßen technische Systeme an ihre Grenzen.
Die Lösung dieser Problematik ist Aufgabe der Fuzzy-Logik. Mit ihr einhergehend wurde die unscharfe Mengenlehre, die Fuzzy-Set-Theorie, 1965 von Lotfi A. Zadeh begründet. Linguistische Ausdrücke in der Technik anwenden und beispielsweise in der Steuerungs- und Regelungstechnik einsetzen zu können, wurde zum Ziel der Technik. Stellt man sich ein Regelsystem vor, welches die Badetemperatur so einstellen soll, dass das Wasser angenehm warm ist, stellt sich die Frage wie dies mithilfe der Fuzzy-Logik umgesetzt werden kann. Die Antwort auf diese Frage bietet das Fuzzy-Controller-System, welches auf linguistischen Ausdrücken und einer Regelbasis basiert. Es setzt sich, aufgrund seiner relativen Einfachheit in Verbindung mit einer hohen Flexibilität des Einsatzgebietes, schnell durch und soll im Rahmen dieser Arbeit vorgestellt werden. Ziel ist es zunächst die Grundlagen von Fuzzy-Controllern zu beschreiben und Fuzzy-Controller anhand eines praktischen Beispiels näher zu betrachten. Zudem gilt es die Vor- und Nachteile von Fuzzy-Controller-Systemen gegenüber klassischen Regelungen darzustellen. Hierfür werden im folgenden Kapitel die Grundlagen des Fuzzy-Controllers, die Fuzzifizierung, das Inferenzverfahren sowie die Defuzzifizierung erklärt. Das dritte Kapitel beschreibt die Funktionsweise des Fuzzy-Controllers anhand des praktischen Beispiels und veranschaulicht die zuvor erklärten Begriffe. Im vierten Kapitel werden die Vor- und Nachteile von Fuzzy-Controllern gegenüber regelbasierten Systemen ohne Fuzzy-Logik näher beleuchtet. Abschluss des Assignments bietet die Zusammenfassung und eine kritische Reflexion.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Grundlagen
- Die Begriffe Fuzzy, Fuzzy-Logik und Fuzzy-Mengen
- Der Fuzzy-Controller
- Die Fuzzifizierung
- Das Inferenzverfahren und die Regelbasis
- Die Defuzzifizierung
- Funktionsweise des Fuzzy-Controllers
- Die Beschreibung des Beispiels und Definition der Variablen
- Die Fuzzifizierung
- Die Regelaufstellung, Inferenz und Defuzzifizierung
- Vor- und Nachteile des Fuzzy-Controllers
- Zusammenfassung und Fazit
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Arbeit befasst sich mit Fuzzy-Controllern, einem wichtigen Werkzeug der Fuzzy-Logik. Das Ziel ist es, die Grundlagen von Fuzzy-Controllern zu erläutern, ihre Funktionsweise anhand eines praktischen Beispiels zu veranschaulichen und die Vor- und Nachteile gegenüber klassischen Regelungen zu beleuchten.
- Grundlagen der Fuzzy-Logik und Fuzzy-Mengen
- Aufbau und Funktionsweise von Fuzzy-Controllern
- Anwendung von Fuzzy-Controllern in einem praktischen Beispiel
- Vorteile und Nachteile von Fuzzy-Controllern
- Vergleich von Fuzzy-Controllern mit klassischen Regelungen
Zusammenfassung der Kapitel
Einleitung
Die Einleitung beleuchtet die Problematik unscharfer Begriffe in technischen Systemen und führt die Fuzzy-Logik als Lösung ein. Sie stellt die historische Entwicklung der Fuzzy-Logik dar und führt den Fuzzy-Controller als Anwendung in der Regelungstechnik ein.
Grundlagen
Dieses Kapitel erläutert die Grundlagen der Fuzzy-Logik, Fuzzy-Mengen und des Fuzzy-Controllers. Es definiert die Begriffe "Fuzzy", "Fuzzy-Logik" und "Fuzzy-Mengen" und beschreibt die Funktionsweise des Fuzzy-Controllers.
Funktionsweise des Fuzzy-Controllers
Das dritte Kapitel veranschaulicht die Funktionsweise des Fuzzy-Controllers anhand eines praktischen Beispiels. Es beschreibt die Fuzzifizierung, Regelaufstellung, Inferenz und Defuzzifizierung im Detail.
Schlüsselwörter
Fuzzy-Logik, Fuzzy-Mengen, Fuzzy-Controller, Regelungs- und Steuerungstechnik, Fuzzifizierung, Inferenz, Defuzzifizierung, linguistische Variablen, Expertenwissen.
- Quote paper
- Jasmin Stapelfeldt (Author), 2017, Grundlage, Funktionsweise und Vor- und Nachteile des Fuzzy-Controllers, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/459441
