منطق فازی در کاربردهای مهندسی
منطق فازی - Fuzzy Logic
کجا اتومبیل خود را پارک می‌کنید؟ تصور کنید یک روز مطلع می‌شوید، نمایشگاه پوشاکی در گوشه‌ای از شهر برپاشده است و تصمیم می‌گیرید، یک روز عصر به اتفاق خانواده سری به این نمایشگاه بزنید. چون محل نمایشگاه کمی دور است، از اتومبیل استفاد همی‌کنید، اما وقتی به محل نمایشگاه می‌رسید، متوجه می‌شوید که عده زیادی به آنجا آمده‌اند و پارکینگ نمایشگاه تا چشم کار می‌کند، پر شده است. اما چون حوصله صرف وقت برای پیدا کردن محل دیگری جهت پارک اتومبیل ندارید،با خود می‌گویید: <هر طور شده باید جای پارکی در این پارکینگ پیدا کنم.> سرانجام در گوشه‌ای از این پارکینگ محلی را پیدا می‌کنید که یک ماشین به طور کامل در آن جا نمی‌شود، اما با کمی اغماض می‌شود یک ماشین را در آن جای داد، هرچند که این ریسک وجود دارد که فضای عبور و مرور دیگر خودروها را تنگ کنید و آن‌ها هنگام حرکت به خودرو شما آسیب برسانند. اما به هرحال تصمیم می‌گیرید و ماشین خود را پارک می‌کنید. بسیارخوب! اکنون بیایید بررسی کنیم شما دقیقاً چه کار کردید؟ شما دنبال جای توقف یک اتومبیل می‌گشتید. آیا پیدا کردید؟ هم بله، هم نه. شما در ابتدا می‌خواستید ماشین را در جای مناسبی پارک کنید. آیا چنین عملی انجام دادید؟ از یک نظر بله، از یک دیدگاه نه. در مقایسه با وقت و انرژی لازم برای پیدا کردن یک مکان راحت برای توقف خودرو، شما جای مناسبی پیدا کردید. چون ممکن بود تا شب دنبال جا بگردید و چنین جایی را پیدا نکنید. اما از این نظر که اتومبیل را در جایی پارک کردید که فضای کافی برای قرارگرفتن ماشین شما نداشت، نمی‌توان گفت جای مناسبی است. اگر به منطق کلاسیک در علم ریاضیات مراجعه کنیم و این پرسش را مطرح نماییم که قبل از ورود به پارکینگ چند درصد احتمال می‌دادید جایی برای پارک کردن پیدا کنید، پاسخ بستگی به این دارد که واقعاً چه تعداد مکان مناسب (فضای کافی) برای توقف خودروها در آنجا وجود داشت؟ اگر به حافظه خود رجوع کنید، شاید به یاد بیاورید که هنگام ورود به پارکینگ و چرخیدن در قسمت‌های مختلف آن، گاهی خودروهایی را می‌دیدید که طوری پارک کرده‌اند که مکان یک و نیم خودرو را اشغال کرده‌اند. بعضی دیگر نیز کج و معوج پارک کرده بودند و این فکر از ذهن شما چند بار گذشت که اگر صاحب بعضی از این خودروها درست پارک کرده بودند، الان جای خالی برای پارک کردن چندین ماشین دیگر هم وجود داشت. با علم ریاضیات و آمار و احتمال در مواجهه با چنین شرایطی قادر به پاسخگویی نیستیم. اگر قرار بود بر اساس منطق صفر و یک یا باینری کامپیوتر، روباتی ساخته شود تا اتومیبل شما را در یک مکان مناسب پارک کند، احتمالش ...
منطق فازی
تعریف منطق فکر انسان پیوسته در معرض خطا و لغزش است و ممکن است در مسیر تفکر واستدلالواستنتاجکه پایهفلسفهو همهعلومبر این اعمال ذهنی آدمی است، به اشتباه بیفتد.پسانسان، برای کشف حقیقت و مصون ماندن از خطای درتفکر، نیازمند و محتاج بهیک سلسله اصول و قواعد عام و فراگیر است که او را در همه جا راهنمایی کندو مانع از گمراهی وی در تفکر گردد.مجموع این اصول و قواعد،منطق(logic) نام دارد . منطق به معنی قانون صحیح فکر کردن است و راه و روش صحیح فکر کردن و درست اندیشیدن و نتیجه گیری کردن را می آموزد. دنیای فازی می‌پرسمهوا ابری است یا آفتابی؟پاسخ میدهد نیمه‌ابری. می‌پرسمآیا همه آنچه که دیروز به من گفتی، راست بود؟ پاسخ میدهد بیشترآن حقیقت داشت. ما در زندگی روزمره بارها از منطق فازی استفاده می‌کنیم. واقعیت این است که دنیای صفر و یک، دنیایی انتزاعی و خیالی است. به ندرتپیش می‌آید موضوعی صددرصد درست یا صددرصد نادرست باشد؛ زیرا در دنیایواقعی در بسیاری از مواقع، همه‌چیز منظم و مرتب سرجایش نیست. تئوری مجموعه‌های فازی و منطق فازی را اولین بار پرفسور لطفی‌زاده دررساله‌ای به ناممجموعه‌های فازی - اطلاعات و کنترلدر سال 1965معرفی نمود. از نخستین روز تولد اندیشه فازی، بیش از چهل سال می‌گذرد. دراین مدت نظریه فازی، چارچوب فکری و علمی جدیدی را در محافل آکادمیک ومهندسی معرفی نموده و دیدگاه دانشمندان را نسبت به کمّ و کیف دنیای اطرافما تغییر داده است. منطق فازی جهان‌بینی بدیع و واقع‌گرایانه‌ای است که بهاصلاح شالوده منطق علمی و ذهنی بشر کمک شایانی کرده‌است. کاربردهای منطق فازی‌منطق فازی کاربردهای متعددی دارد. ساده‌ترین نمونه یک سیستم کنترل دما یاترموستات است که بر اساس قوانین فازی کار می‌کند. سال‌هاست که از منطقفازی برای کنترل دمای آب یا میزان کدرشدن آبی که لباس‌ها در آن شستهشده‌اند در ساختمان اغلب ماشین‌های لباسشویی استفاده می‌شود. امروزه ماشین‌های ظرفشویی و بسیاری از دیگر لوازم خانگی نیز از این تکنیکاستفاده می‌کنند. منطق فازی در صنعت خودروسازی نیز کاربردهای فروانی دارد. مثلاً سیستم ترمز و ABS در برخی از خودروها از منطق فازی استفاده می‌کند. یکی از معروف‌ترین نمونه‌های به‌کارگیری منطق فازی در سیستم‌های ترابریجهان، شبکه مونوریل (قطار تک ریل) توکیو در ژاپن است. سایر سیستم‌هایحرکتی و جابه‌جایی بار، مثل آسانسورها نیز از منطق فازی استفاده می‌کنندسیستم‌های تهویه هوا نیز به وفور منطق فازی را به‌کار می‌گیرند. از منطقفازی در سیستم‌های پردازش تصویر نیز استفاده می‌شود. یک نمونه از این نوعکاربردها را ...
منطق فازی
منطق فازی را از طریق قوانینی که <عملگرهای فازی> نامیده می‌شوند، میتوان به‌کار گرفت. این قوانین معمولاً بر اساس مدل زیر تعریف می‌شوند:IF Variable IS SET THEN Actionبه عنوان مثال فرض کنید می‌خواهیم یک توصیف فازی از دمای یک اتاق ارائه دهیم. در این صورت می‌توانیم چند مجموعه فازی تعریف کنیم که از الگوی تابع u(x) تبعیت کند. شکل 2 نموداری از نگاشت متغیر <دمای هوا> به چند مجموعه فازی با نام‌های <سرد>، <خنک>، <عادی>، <گرم> و <داغ> است. چنان که ملاحظه می‌کنید، یک درجه حرارت معین ممکن است متعلق به یک یا دو مجموعه باشد.به عنوان نمونه، درجه حرارت‌های بین دمای T1 و T2 هم متعلق به مجموعه <سرد> و هم متعلق به مجموعه <خنک> است. اما درجه عضویت یک دمای معین در این فاصله، در هر یک از دو مجموعه متفاوت است. به طوری که دمای نزدیک T2 تنها به اندازه چند صدم در مجموعه <سرد> عضویت دارد، اما نزدیک نوددرصد در مجموعه <خنک> عضویت دارد. اکنون میتوان بر اساس مدل فوق قانون فازی زیر را تعریف کرد:اگر دمای اتاق <خیلی گرم> است، سرعت پنکه را <خیلی زیاد> کن.اگر دمای اتاق <گرم> است، سرعت پنکه را <زیاد> کن.اگر دمای اتاق <معتدل> است، سرعت پنکه را در <همین اندازه> نگه‌دار.اگر دمای اتاق <خنک> است، سرعت پنکه را <کم> کن.اگر دمای اتاق <سرد> است، پنکه را <خاموش> کن. اگر این قانون فازی را روی یک سیستم کنترل دما اعمال کنیم، آنگاه می‌توانیم دماسنجی بسازیم که دمای اتاق را به صورت خودکار و طبق قانون ما، کنترل می‌کند. اما این سؤال پیش می‌آید که اگر دو یا چند قانون همزمان برای یک متغیر ورودی فعال شود چه اتفاقی خواهد افتاد؟ فرض کنید دمای اتاق برابر Tx1 است در این صورت هم قانون مربوط به اتاق گرم و هم قانون مربوط به دمای اتاق معتدل صادق است و مقادیر U1 و U2 به ترتیب به دست می‌آید. طبق کدام قانون باید عمل کرد؟ لطفی‌زاده خود پاسخ این معما را نداد. در سال 1975 دو دانشمند منطق فازی به نام ممدانی (Mamdani) و آسیلیان اولین کنترل فازی واقعی را طراحی کردند. آنان پاسخ این معما را با محاسبهِ نقطه ثقل (C) مساحتی که از ترکیب دو ذوزنقه زیر U1 و U2 در شکل پدید آمده و نگاشت آن به محور t و به دست آوردن مقدار Tx2حل کردند. منطق فازی، همچون منطق کلاسیک تعدادی عملگر پایه دارد. مثلاً در منطق کلاسیک از عملگرهای AND و OR وNOT استفاده می‌شود که دانش آموزان رشته ریاضی فیزیک در دبیرستان با آن‌ها آشنا می‌شوند. در منطق فازی معادل همین عملگرها وجود دارد که به آن‌ها عملگرهای <زاده> می‌گویند. این عملگرها به صورت زیر تعریف می‌شوند. ...
پروفسور لطفی زاده ( کاشف منطق فازی )
. مقاله حاضر قدمی است بسیار کوچک در جهت معرفی این چهره درخشان علمی . اگر شهر باکو میتواند به موسیقی دان شهیر ـ حاجی بیگ اف، به فیزیکدان نامدار ـ لاندو (برنده جایزه نوبل) و به پزشک مشهور ـ مصطفی توپچی باش اف (کاشف بیهوشی ـ نامزد جایزه نوبل) ببالد، با همان معیار نیز میتواند به لطفی زاده ـ مهندس، ریاضی دان و دانشمند شهیر عصر ما افتخار کند. با مقیاس فوق، دانشگاه تهران هم میتواند به فارغ التحصیلاتش پرفسور لطفی زاده کاشف منطق فازیFuzzy Logic) ) و پرفسور علی جوان (فیزیکدان مشهور و یکی از کاشفین اشعه لیزر) مباهات کند. پرفسور لطفی زاده در سال 1921 در شهر باکو پایتخت جمهوری آذربایجان به دنیا آمد. مادرش پزشک و پدرش یک روزنامه نگار از اهالی آذربایجان ایران بود. در سن 10 سالگی، همزمان با حکومت دیکتاتوری استالین در اتحاد شوروی سابق، همراه خانواده اش مجبور به مراجعت به ایران شد و در شهر تهران ساکن گردید. لطفی زاده تحصیلات ابتدایی را در تهران ادامه داد و دوره متوسطه را در کالج البرز (دبیرستان البرز فعلی) به پایان رسانید و در کنکور ورودی دانشگاه تهران شرکت و رتبه دوم را احراز نمود. وی پس از فراغت از تحصیل از دانشکده فنی دانشگاه تهران در رشته مهندسی برق در سال 1942، به آمریکا مسافرت کرد و دوره فوق لیسانس مهندسی برق را در انستیتوی تکنولوژی ماساچوست (MIT) واقع در شهر بوستون طی نمود. آنگاه وارد دانشگاه کلمبیا در نیویورک شد و در سال 1949 با درجه دکتری از این دانشگاه فارغ التحصیل گردید. پرفسور لطفی زاده کارهای پژوهشی خود را در رشته تئوری سیستم از دانشگاه کلمبیا آغاز نمود. در سال 1956، وی به عنوان دانشمند مدعو در انستیتوی مطالعات پیشرفته در دانشگاه پرینستون (نیوجرسی) مشغول تدریس و تحقیق بود. علاوه بر آن، پرفسور لطفی زاده مشاغل علمی افتخاری متعددی را احراز نموده است که میتوان به موارد زیر اشاره نمود: استاد مدعو در رشته مهندسی برق در دانشگاه MIT ، دانشمند مدعو در آزمایشگاه تحقیقاتی شرکت ای ـ بی ـ ام IBM در کالیفرنیا (1977، 1973، 1968) و دانشمند مدعو در مرکز مطالعات زبان و اطلاعات در دانشگاه استانفورد کالیفرنیــا (1988ـ1987 ( در سال 1959، پرفسور لطفی زاده کار تمام وقت خود را با سمت استادی در دانشکده مهندسی برق دانشگاه کالیفرنیا در برکلی شروع کرد. در فاصله سالهای 1968ـ1963، وی ریاست دانشکده مهندسی برق دانشگاه کالیفرنیا در برکلی را عهده دار بود. گرچه پرفسور لطفی زاده در سال 1991 رسما بازنشسته شد، ولی همچنان به فعالیتهای علمی خویش در دانشگاه کالیفرنیا ادامه میدهد. در حال حاضر پرفسور لطفی زاده به عنوان استاد ممتاز (Professor Emeritus) مهندسی برق، مدیریت مرکز نرم افزار ...
کاربرد منطق فازی در ...
سال1974 میلادی نقطه عطفی برای منطق فازی بود. ابراهیم ممدانی از دانشگاه لندن برای نخستین بار منطق فازی را در زمینه کنترل بکار گرفت – کنترل یک موتور بخار ساده . اولین کاربرد صنعتی منطق فازی شش سال بعد به منصه ظهور رسید . درسال 1980 میلادی اسمیت از دانمارک برای نخستین بار از منطق فازی برای کنترل کوره سیمان استفاده کرد . در دهه 1980 میلادی موسسه فوجی الکتریک منطق فازی را برای کنترل یک فرایند تصفیه آب بکار گرفت . متعاقب آن شرکت هیتاچی یک سیستم کنترل خودکار قطار را بر مبنای منطق فازی توسعه داد. شایان ذکر است که در اوایل دهه 1990 میلادی موسسات گفته شده ژابنی در زمینه کاربرد منطق فازی بیشتاز بوده اند .<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" /> فازی کاربردهای گوناگونی در کارخانجات بزرگ مثل ذوب آهن – شیشه سازی – تصفیه آب – واحدهای تولید انرژی و در واحدهای تولیدی کوچک از قبیل کارخانجات ساخت ماشین لباسشویی و وسائل الکترونیکی مثل ویدئو و ... بیدا کرده است و برنامه های استراتژیک مدیریتی و کاربردهای فراوان دیگراین منطق با ارزش