کتاب شناسایی و کنترل فازی

کتاب شناسایی و کنترل فازی

کتاب شناسایی و کنترل فازی

کتاب حاضر جهت استفاده ­ی دانشجویانی که تازه فارغ‌التحصیل شده ­اند و نیز کسانی که سابقه­ ی بیشتری دارند نوشته شده است. مقداری پیش زمینه در رابطه با کنترل مفید خواهد بود اما بسیاری از عناوین پوشش داده شده در دوره ­های کنترل­های مقدماتی نظیر حد بهره و فاز، مکان هندسی ریشه ­ها، دیاگرام­های بود و نایکوئیست، پاسخ گذرا و حالت دائم و غیره در اینجا کاربرد اندکی دارند. از طرف دیگر، برخی از موضوعات بحث شده در این کتاب، نظیر تشخیص و کنترل تطبیقی، مرجع مدل و تعقیبی تنها در دوره­ های کنترل­های سطح پیشرفته پوشش داده می­شوند.

موضوعات کنترل و شناسایی فازی در برنامه­ نویسی کامپیوتری بسیار سنگین می‌باشند. به منظور پیاده ­سازی شبیه ­سازی سیستم­های فازی، نوشتن برنامه­ های کامپیوتری تقریباً گریزناپذیر است، بنابراین فرض می­شود که خواننده دارای حداقل معلوماتی در رابطه با برنامه­ نویسی کامپیوتری و شبیه ­سازی کامپیوتری سیستم­های دینامیکی است. در این کتاب متلب به طور انحصاری برای شبیه ­سازی­ها به کار رفته که دلیل آن سادگی ترسیم و نیز دستکاری­های ماتریسی برنامه ­نویسی است.

فهرست مطالب :

* فصل اول : مقدمه

* فصل دوم : مفاهیم بنیادین مجموعه های فازی

* فصل سوم : سیستم های فازی ممدانی

* فصل چهارم :کنترل فازی باسیستم ممدانی

* فصل پنجم : روش های مفید کنترل ومدل سازی برای کنترل فازی

* فصل ششم : سیستم های فازی تاکاگی -سوجنو

* فصل هفتم : کنترل توزیع شده ی موازی با سیستم های فازی تاکاگی -سوجنو

* فصل هشتم : تخمین توابع غیر خطی استاتیک از طریق داده

* فصل نهم : مدل سازی مجموعه های دینامیکی به صورت سیستم های فازی

* فصل دهم : کنترل فازی تطبیقی

فصل 1 :

مقدمهاي بر منطق فازي، كنترل فازي، و كنترل فازي تطبيقي اسـت. در ايـن فصـل مفـاهيم دانش تخصصي، كه پايهاي براي بسياري از كنترلهاي فازي است معرفي مينمائيم. در اينجـا بـه طـور مختصر در مورد اينكه چه زماني روشهاي فازي ميتوانند توجيه پذير باشند و چه زماني نميتوانند، ونيز دليل آن صحبت مي نمائيم. همچنين در مورد مجموعه هاي به كار رفته در مثالهـا بـه منظـور نشـان
دادن اصول مختلف آموخته شده در اين كتاب بحث مي نمائيم: به علاوه در فصـل 1 بـهطـور مختصـرتعاريف مسائل شناسايي و كنترل ارائه شده است. سرانجام، اين موضوعات بـهمنظـور بحـث در مـورد
مفهوم كنترل فازي تطبيقي تلفيق ميشوند.

فصل 2:

مفاهيم پايهي مجموعه هاي فازي، نظير توابع عضويت، جامعـهي مـورد بحـث، متغيرهـاي زباني، مقادير زباني، گستره و تحدب را پوشش ميدهد. همچنين در مورد برخي تئوريهـاي مجموعـه
و اعمال منطقي بر روي مجموعهه اي فازي نظير زير مجموعهي فازي، متمم مجموعه، اشتراك فازي، و ضرب كارتزيني فازي بحث نمودهايم.

 فصل 3:

سيستمهاي فازي ممداني كه از لحاظ قدمت اولين سيستم فازي به كار رفته براي كنتـرل ميباشند، مطرح شدهاند. در اين فصل در مورد فرآيندهاي گوناگوني كه سيستمهـاي فـازي را تشـكيل
ميدهند، شامل فازي سازي، استنتاج، غير فازي سازي، و پايگاه قانون بحث نمودهايم. در ايـن فصـل 2 نوع خيلي رايج از غير فازي سازي را مورد بحث قرار دادهايم: مركز ثقل و متوسط مركز. در اين فصل، همچنين مفاهيم مشخصه ورودي – خروجي يك كنترلر فازي را مطرح مي نمائيم. سرانجام، مجموعهي فازي تك عضوي كه در تمامي كنترلرها و شناساگرهاي منتجه استفاده ميگردند، معرفي گرديدهاند.
در فصل 4 در مورد كنترلر فازي حلقه بسته با سيستم هاي فازي ممداني بحث شده اسـت. در ايـن فصل نشان داده شده كه چگونه يك كنترلر مؤثر را ميتوان براي بسياري از سيستم غيرخطي پيچيده بـا
استفاده از تنها درك عمومي طراحي نمود. در ادامه نشان دادهايم كه چگونه يك كنترلر را مـيتـوان بـه وسيله ي مقياس بندي جامعه ي مورد بحث براي بهبود عملكرد تنظيم نمود. همچنين نشـان خـواهيم داد كه چگونه كنترلرهاي فازي را ميتوان براي بهبود قدرت (مجدداً بر اسـاس درك عمـومي) بـازطراحي كرد.

فصل 4:

شامل يك روش تبديل كنندهي كنترلر تناسبي – انتگرال گير – مشتق گير (PID (غيرفازي
به يك كنترلر فازي به منظور افزايش قدرت در جهـت بـازطراحي اسـت. ايـن فصـل همچنـين شـامل مقدمهاي بر كنترل فازي افزايشي است.

فصل 5:

غير فازي است. ايـن فصـل حـاوي خلاصـهاي از برخـي تكنيـكهـاي معمـول كنتـرل و مدلسازي است كه در بقيهي اين كتاب مورد استفاده قرار ميگيرند، ميباشد. در اين فصـل نشـان داده
شده است كه چگونه ميتوان سيستم هاي غير خطي زمان پيوسته كه اغلب سيستمهاي زمان – حقيقـي هستند را بهصورت سيستمهاي فازي در چندين فرم (فرم فيـدبك خطـي پـذير زمـان – پيوسـته، فـرم فضاي حالت خطي زمان گسسته و زمان پيوسته، و فـرم معادلـه ديفرانسـيل ورودي – خروجـي زمـان گسسته) مدل نمود. تمامي اين فرمها بعداً در اين كتاب مورد استفاده قرار خواهند گرفت. همچنـين در فصل 5 برخي روشهاي مرسوم كنترلي بهكار رفته در كنترل فازي، نظيـر كنتـرل تعيـين مكـان قطـب،كنترل تعقيبي، كنترل مرجع مدل، و خطي پذيري فيدبك نيز بيان گرديده است.. مجدداً، اينهـا نيـز در ادامهي كتاب مورد استفاده قرار ميگيرند.

فصل 6:

سيستمهاي فازي S-T را بهعنوان درونيابهايي ميـان توابـع بـدون حافظـه، سيسـتمهـاي ديناميكي زمان پيوسته و گسستهي تعريف شده در فرم فضاي حالت، و سيستمهـاي دينـاميكي ورودي
– خروجي خطي زمان گسسته معرفي مينمايد.

فصـل 7:

كنترل توزيع شدهي موازي با سيستمهاي فازي S-T ارائـه شـده اسـت. در ايـن فصـل مفاهيم نامعادلات ماتريسي خطي را كه توسط آنها پايداري بـراي سيسـتمهـاي حلقـه بسـتهي شـامل
كنترلرهاي فازي قابل اثبات است معرفي نمودهايم. در اين فصل در اين مورد بحـث شـده كـه چگونـه كنترلهاي تعقيب فازي و مرجع مدل ميتوانند براي سيستمهـاي غيرخطـي بـا اسـتفاده از كنترلرهـاي
توزيع شدهي موازي تحقق يابند.

فصل 8

در مورد تخمين توابع غيرخطي استاتيك از طريـق دادههـا بـا اسـتفاده از حـداقل مربعـات دستهاي، حداقل مربعات بازگشتي، و روشهاي گرادياني بحث شده است. معادلات به هنگـام رسـانيپارامتر گرادياني، مشابه با پس انتشار در شبكههاي عصبي به دست ميآيند. در ادامـه در مـورد اهميـت انتخاب دادههاي ورودي و نيز بررسي صحت مدل براي اين روشها بحث مينمائيم.

فصل 9:

اصول بحث شده در فصل 8 را بهمنظور به دست آوردن مدلهاي فازي S-T مجموعههـاي ديناميكي براي استفادهي آنها در كنترل حلقه بسته به كار ميگيرد. اين فصل با به دسـت آوردن روش
مدلسازي سيستمهاي غيرخطي نامتغير با زمان با مدلهاي رياضياتي معروف با استفاده از سيستمهـاي فازي S-T شروع ميشود. بقيهي اين فصل در رابطه با شناسايي از طريق دادههـاي سيسـتمهـاي زمـان پيوستهي غيرخطي به صورت سيستمهاي فازي S-T به فرم خطيپذيري فيدبك يـا معادلـه ديفرانسـيل
ورودي – خروجي است.

فصل 10:

از اصول به دست آمده در فصل 9 به منظور توسعهي كنترلرهاي فازي تطبيقي مسـتقيم و غيرمستقيم استفاده مينمايد. اين روشها براي چندين سيستم مختلف شامل يـك بـازوي روباتيـك بـا
تحريك موتوري، يك سيستم توپ و تيرك، و يك گنتري به كار گرفته شدهاند.
چه چيزهايي در اين كتاب پوشش داده نشده است:
تمامي موضوعات پوشش داده شده در اين كتاب كاملاً فني بوده و شامل تعداد زيادي نمادگذاريهـاي پيچيده است. گرچه اين كار قطعاً ارزشمند بوده و حتي براي كسي كه به مطالعه در زمينهي شناسايي و كنترل فازي علاقمند است، كاملاً مناسب ميباشد با اين وجود با حذف برخـي موضـوعات بـه قـدري سعي در ساده كردن موضوع داشتهام. به ويژه، موضوعات زير كه براي دستانـدركاران فـازي معـروف هستند، در اينجا پوشش داده نشدهاند