Bulanık mantık kontrolörler ile klasik PID kontrolörlerin karşılaştırılması ve bir bulanık mantık konrolör tasarımı

ÖZET Anahtar Kelimeler : Bulanık mantık, Bulanık mantık kontrolör, İki girişli bulanık PID, Tek girişli bulanık PID, Look-up tablosu, Resetleme parametresi, Genelleştirilmiş bulanık PI kontrolör. Günümüzde bilimin amacı akıllı insan zekasına, daha benzer sistemler geliştirmektir. Bu yüzden kontrol sistemlerinde kullanılan klasik mantık bu amaç için yetersiz kalmaktadır. Çünkü klasik mantığa göre olaylar "var" yada "yok" olarak değerlendirilmektedir. Hava ya sıcaktır yada soğuktur, bir araba ya hızlıdır yada yavaştır. Oysa insan aklının işleyişi böylesine katı kurallara bağlı değildir. Matematikçilerin elinde bir sistemin girdilerine yanıt verecek özel algoritmalar bulunmadığında, bulanık mantık belirsiz niceliklere başvuran "sağduyulu" kurallar kullanarak sistemi denetleyebilir ve betimleyebilir. Bilinen hiçbir matematiksel model bir kamyonun park yerinden yükleme yerine gidişini, kamyonun hareket noktası rastgele seçilebiliyorsa yönetemez. Oysa gerek insan, gerekse bulanık mantık sistemleri, "Kamyon biraz sola dönerse, sen de biraz sağa çevir" gibi pratik ancak kesinlik taşımayan kurallar kullanarak bu doğrusal olmayan(nonlinear) kılavuzluk işlemim gerçekleştirebilir. Klasik mantık karmaşık dinamik modeller gerektirdiği halde bulanık mantık daha çok deneyime dayalı, fazla ayrıntılı olmayan modellerle çalışır. Aynca bulanık mantık, kontrol ettiği sistemin parametre değişimlerinden etkilenmediği için daha geçerli bir kontrol imkanı sağlar. Dolayısıyla klasik kontrolörlerden olan PID model daha ekonomik ve daha basit görünmesine rağmen, bulanık mantık kontrolörler bu yüksek denetim hızı ve niteliği ile daha ucuza mal olmakta, daha doğru kontrol yapmakta ve daha basit bir yapı sergilemektedir. Bu da denetim hızı ve niteliği yüksek kontrol yapmaya olanak verir. Bu ve bunlar gibi birçok sebepten dolayı bulanık mantık, ilk önceleri sadece teorik bir araştırma alanı olarak ortaya çıkmasına rağmen daha sonra pek çok uygulama alanı bularak, günümüzün en popüler konularından biri olmuştur. Bu çalışmada birinci bölümde bulanık mantık kontrol kavramı, ikinci bölümde bulanık mantığa ilişkin matematiksel ifadeler, üçüncü bölümde bulanık mantık kontrolörün yapısı ve tasarımı hakkında bilgi verilmiştir. Dördüncü bölümde üç ayrı bulanık PID kontrolör ( iki girişli, tek girişli bire-bir, tek girişli bire-üç olmak üzere ) tasarlanıp, bunların birinci dereceden, ikinci dereceden, marjinal kararlı sistemler ve bu sistemlerin ölü zamanlı yapılan üzerinde karşılaştırılması yapılmıştır. Son bölümde look-up tablosu kullanarak bulanık mantık kontrolör tasarım yöntemi anlatılmış, Matlab, Simulink ortamında look-up tablosu bulanık kontrol algoritması kullanarak tasarım ve simülasyon gerçekleştirilmiş ve simülasyon sonuçlan incelenmiştir.