کاربرد کنترل فازی در لوازم خانگی

تئوری مجموعه های فازی برای اولین بار توسط استاد دانشگاه برکلی، پروفسور لطفی زاده در سال 1965- سال 1344 هجری شمسی -  معرفی شد. مجموعه های فازی توسط المان های فازی ساز و عملیات ریاضی استنتاج می شوند به صورتی که  در مجموعه های فازی میزان عضویت بایستی به صورت درصدی  بیان گردد ولی در مجموعه های عادی یک شئ می تواند عضو یک مجموعه باشد یا نباشد و نقطه میانی وجود ندارد. مثلا در حالت عادی گنجشک عضو مجموعه پرندگان است و خفاش عضو این مجموعه نیست. اما در حالت فازی مجموعه ها، گنجشک 100 درصد عضو مجموعه پرندگان است و خفاش نیز به مقدار مشخصی –به دلیل داشتن بال- عضو این مجموعه است. به بیان دیگر مجموعه های فازی ابزاری برای ماشین ها هستند که بتوانند به جای دیدگاه صفر و یک، به دیدگاهی نزدیک به انسان برسند و به جای جبرِ عضو است یا نیست از عباراتی مانند تقریبا عضو است ، به صورت متوسط عضو است ، اغلب عضو است و یا هر چیز دیگر استفاده شود.

توجه داشته باشید که در سیستم های فازی از دقت ماشین کاسته شده (در صورت عدم نیاز به آن دقت) و درک بهتر موقعیت و محیط مد نظر قرار گرفته است. مثلا در تنظیم دما یک میوه خشک کن یا پلوپز هیچ گاه نیاز نیست که دما با دقت 0.1 درجه تنظیم شود در عوض سرعت عمل و کیفیت مواد غذایی مهم است.

برای لمس بهتر قضیه از یک مثال عینی در مورد سیستم هوشمند گرمایش یک سالن صحبت می کنیم. یک سالن مرغداری برای جوجه های یک هفته ای طوری طراحی شده که دمای مناسب آن 31 تا 35 درجه سلسیوس می باشد. این سالن دارای 10 عدد هیتر و 10 عدد فوگر به ترتیب برای گرمایش و سرمایش است. یک سنسور (یا مجموعه سنسور) همواره دمای میانگین سالن را اندازه گیری کرده و به سیستم ارسال می کند.
سیستم دارای توابع فازی ساز به صورت زیر است که مجموعه ها با نمودارهای رنگی مشخص شده اند. دما در محدوده هر مجموعه قراربگیرد سیستم به اندازه میزان عضویت، پروتکل آن مجموعه را اعمال می کند.

مجموعه قرمز : 10 هیتر روشن ، فوگر خاموش
مجموعه نارنجی : 2 هیتر روشن ، فوگر خاموش
مجموعه آبی : هیتر و فوگرخاموش
مجموعه سبز:  2 فوگر روشن ، هیتر خاموش
مجموعه صورتی : 10 فوگر روشن ، هیتر خاموش

مثلا اگر دما تقریبا 38 درجه باشد به اندازه 0.8 در مجموعه سبز عضویت می یابد در این حالت به اندازه 0.8 از 2 فوگر روشن می شود ( مقدار 1.6 ) که یک فوگر به صورت تمام توان و یک فوگر هم با 60 درصد توان راه اندازی می شود.
اکنون حالتی را در نظر بگیرید که دما 22.5 درجه سانتی گراد است. این دما به مقدار 0.5 عضو مجموعه قرمز و به مقدار 0.5 عضور مجموعه نارنجی است.
پس پروتکل اعمالی میانگین دو حالت 0.5 از پروتکل 10 هیتر و 0.5 از پروتکل 2 هیتر و  برابراست با روشن شدن سه دستگاه هیتر برای گرمایش و رسیدن به مجموعه آبی
توجه داشته باشید که مورد مذکور تنها مثالی برای روشن کردن قضیه بوده و به هیچ عنوان نمی تواند یک مثال کامل از تئوری کنترل فازی باشد.

پلوپز فازی

این نمونه از لوازم خانگی همانند مثال بالا دما را تنظیم می کند. پلوپز فازی با توجه به تنظیمات و زمان اعمال شده و مقادیر دریافتی از سنسور دما و رطوبت نوسان بین حالت پخت و گرم نگهدار را تنظیم طوری تنظیم می کند که در کمترین زمان بهترین نتایج به دست آید.

لباسشویی های فازی

شاید بتوان گفت بیشترین استفاده از منطق فازی در لباسشویی های هوشمند نسل جدید به کار رفته است. این لباسشویی ها دارای سنسورهای پیچیده و پیشرفته بوده و سیستم پردازش آن همواره پارامترهایی مانند وزن لباس ها ، میزان کثیفی البسه (با توجه به شفاف و کدر بودن و رنگ آب خروجی) ، میزان سختی آب ، نوع ماده شوینده (پودر یا مایع) و ..... را دریافت می کند و عواملی مانند زمان شستشو ، میزان مواد شوینده ، سرعت چرخش ، میزان آب ورودی و.... را کنترل و تنظیم می نماید. در این حالت علاوه بر کاهش مصرف انرژی و جلوگیری از اتلاف زمان بهترین نتایج نیز به دست می آید.

کنترل فازی همانند سایر تئوری های کنترل مانند PID ، مدرن و on/off  و ... در صدد دستیابی به بهترین نتایج می باشد با این تفاوت که این تئوری با رویکرد انسانی و فراتر از درک باینری (صفر و یک) سیستم ها را پردازش و کنترل می نماید. امروزه شبکه های عصبی (نوروفازی و انفیس) نیز درلوازم خانگی پدیدار شده اند.