Systematic Design Method of Fuzzy Logic Controllers by Using Fuzzy Control Cell

퍼지제어 셀을 이용한 퍼지논리제어기의 조직적인 설계방법

A systematic procedure to design fuzzy PID controllers is developed in this paper. The concept of local fuzzy control cell is proposed by introducing both an adequate global control rule and membership functions to simplify a fuzzy logic controller. Fuzzy decision is made by using algebraic product and parallel firing arithematic mean, and a defuzzification strategy is adopted for improving the computational efficiency based on nonfuzzy micro-processor. A direct method, transforming the typical output of quasi-linear fuzzy operator to the digital compensator of PID form, is also proposed. Finally, the proposed algorithm is applied to an DC-servo motor. It is found that this algorithm is systematic and robust through computer simulations and implementation of controller using Intel 8097 micro-processor.

본 연구에서는 국부적인 퍼지제어 셀(fuzzy control cell:cell)을 도입하여 계산량 감소를 달성하고, 추론과정을 선형근사화한 조직적인 설계를 통하여 선형제어 이론을 FLC의 실용적인 면에 접목하고자 한다. 이를 위하여, 확률밀도함수 형태의 멤버쉽함수(membership function)와 선형화된 제어공간이 얻어지도록 전반적인 제어방 책을 결정한 다음, 주어진 상태에 가장 지배적(dominant)인 규칙을 갖는 몇 개의 대표 점을 찾아서 그 점들로 구성된 퍼지제어 셀을 생성하고, 퍼지연산을 생성된 셀에서만 수행하여 알고리즘과 계산을 단순화시킨다. 평가기준을 공평함에 두어서 조건부연결 어 'AND'에 T-norm인 대수곱을 적용하여 적합도를 취하고, 규칙들의 작용이 병렬발화 라는 관점으로 규칙연결어 'ALSO'는 'AND'의 공액인 'OR'에 해당되는 대수합연산 대신 에 확률측도와 유사한 산술평균을 적용하여 퍼지추론을 한다. 그리고, 각각의 제어 규칙에 대하여 퍼지추론한 결과와 그것의 평균중심을 곱하여 통합한 후, 무게중심법으 로 역퍼지화하여 일반화된 제어값을 얻는다. 이 값을 PID제어기를 이용하여 구현한 디지틀 보상기를 통과시켜 시스템에 한 제어를 얻는 조직적인 방법을 제안한다.