MASINA DE SPALAT CU LOGICA FUZZY
Contents
Cand se foloseste o masina de spalat, utilizatorul selecteaza de obicei durata de spalare in functie de cantitatea de haine si de tipul si gradul de murdarie al acestora. Pentru automatizarea procesului de spalare, se pot utiliza senzori de detectie pentru volumul hainelor, respectiv tipul si gradul de murdarie. Pe baza acestor date, se va alege un anumit timp de spalare.
Din pacate, nu se poate defini o relatie matematica precisa intre marimile de intrare (volumul hainelor, tipul si gradul de murdarie) si marimea de iesire (timpul de spalare). Astfel, timpul de spalare se seteaza manual, de catre utilizator, pe baza experientei proprii si a incercarilor repetate.
Realizarea unei masini de spalat cu timp de spalare autodeterminat presupune construirea a doua subsisteme:
- sistemul de senzori - furnizeaza semnalele de intrare ale masinii de spalat, preluate din mediul exterior (hainele din masina)
- unitatea de control - pe baza infomatiilor primite de la sistemul de senzori, va lua decizia asupra timpului de spalare, sub forma unei iesiri de comanda. Dat fiind faptul ca nu se poate formula o relatie matematica precisa intre intrarea si iesirea unitatii de control se va folosi un sistem de control cu logica fuzzy.
Definirea SLF penru controlul timpului de spalare
Se doreste proiectarea unui sistem de control cu logica fuzzy pentru o masina de spalat, care sa furnizeze timpul de spalare corect, in functie de anumite informatii despre hainele care trebuie spalate. Schema bloc a sistemului este prezentata in figura de mai jos:
Sistemul are ca si intrari: gradul de murdarie - poate fi determinat din transparenta apei
tipul de murdarie - poate fi determinat din timpul necesar apei in care se inmoaie hainele sa ajunga cu transparenta la saturatie. Saturatia transparentei apei este timpul dupa care modificarea transparentei este insesizabila. De exemplu, pentru hainele cu pete de grasime, acest timp va fi mai lung, deoarece grasimea este mai greu solubila in apa decat alte tipuri de murdarie.
- Definirea multimilor fuzzy pentru variabila de intrare grad de murdarie
Universul discutiei pentru variabila grad de murdarie, notata "grd_murdarie", se defineste in procente [0...100]% fata de termenul "murdar".
Acoperirea universului discutiei se face cu 3 multimi fuzzy triunghiulare, denumite Mic, Mediu si respectiv Mare, astfel incat acestea sa formeze o partitie fuzzy. Valorile mediane ale celor 3 multimi sunt 0%, 50% si 100%, ca in figura de mai jos:
- Definirea multimilor fuzzy pentru variabila de intrare tip de murdarie
Universul discutiei pentru variabila tip de murdarie, notata "tip_murdarie", se defineste in procente [0...100]% fata de termenul "gras".
Acoperirea universului discutiei se face cu 3 multimi fuzzy triunghiulare, denumite NeGras, Mediu si respectiv Gras, astfel incat acestea sa formeze o partitie fuzzy. Valorile mediane ale celor 3 multimi sunt 0%, 50% si 100%, ca in figura de mai jos:
- Definirea multimilor fuzzy pentru variabila de iesire timp de spalare
Universul discutiei pentru variabila timp de spalare, notata "t", se defineste in minute, in intervalul [0...60] min, considerand 60 de minute a fi timpul maxim necesar pentru a spala o haina foarte murdara.
Acoperirea universului discutiei se face cu 5 multimi fuzzy triunghiulare, denumite FoarteScurt , Scurt, Mediu, Lung si respectiv FoarteLung, astfel incat acestea sa formeze o partitie fuzzy, exceptand capetele intervalului. Aceste multimi sunt reprezentate in figura de mai jos:
Parametrii multimilor sunt:
FoarteScurt - [0 8 12] Scurt - [8 12 20] Mediu - [12 20 40]
Lung - [20 40 60] FoarteLung - [40 60 60]
Exercitiu
Sistemul cu logica fuzzy va fi creat cu ajutorul editorului grafic „FIS Editor". Lansati editorul grafic prin comanda „fuzzy” din fereastra de comenzi. Construiti multimile fuzzy pentru variabilele de intrare si de iesire.
- Definirea bazei de reguli
Regulile fuzzy pentru aceasta aplicatie sunt:
DACA grd_murdarie este Mare SI tip_murdarie este Gras ATUNCI t este FoarteLung.
DACA grd_murdarie este Mediu SI tip_murdarie este Gras ATUNCI t este Lung.
DACA grd_murdarie este Mic SI tip_murdarie este Gras ATUNCI t este Lung.
DACA grd_murdarie este Mare SI tip_murdarie este Mediu ATUNCI t este Lung.
DACA grd_murdarie este Mediu SI tip_murdarie este Mediu ATUNCI t este Mediu.
DACA grd_murdarie este Mic SI tip_murdarie este Mediu ATUNCI t este Mediu.
DACA grd_murdarie este Mare SI tip_murdarie este NeGras ATUNCI t este Mediu.
DACA grd_murdarie este Mediu SI tip_murdarie este NeGras ATUNCI t este Scurt.
DACA grd_murdarie este Mic SI tip_murdarie este NeGras ATUNCI t este FoarteScurt.
Exercitiu
Editati regulile sistemului fuzzy (Edit/Rules ...). Salvati sistemul fuzzy creat in directorul curent, sub numele "masina_spalat.fis".
- Operatiile SLF
Operatiile sistemului cu logica fuzzy pentru controlul masinii de spalat sunt:
- fuzzificare - marimea de intrare se transforma in multime fuzzy singleton
- inferenta - de tip max-min (Mamdani)
- defuzzificare - se va folosi defuzzificare de tip centroid (COA - center of area), ca in figura:
Succesiunea raspunsurilor transante obtinute prin acest tip de defuzzificare este suficient de lina pentru a asigura o curba de control fara variatii bruste, cerinta importanta a unui controller de proces.
- Exercitiu
Analizati functionarea SLF vizualizand suprafata de control (Wiev/Surface) si operatiile realizate in sistemul cu logica fuzzy.