Ein Fuzzy-PID-Regler ist ein Proportional-Integral-Differentialregler, der Fuzzy-Logik-Softwareprinzipien als Form der Fehlerkontrolle in industriellen Systemen nutzt. PID-Regler werden in der Automatisierung häufig verwendet, um Ventile und andere Prozesssteuerungen auf der Grundlage akkumulierter Fehler im Laufe der Zeit anzupassen. Ein Fuzzy-PID-Regler unterscheidet sich von einem Standard-PID-Regler durch seine Fähigkeit, in nichtlinearen Situationen genauere Ergebnisse zu liefern. Fuzzy-Systeme basieren auf einer Art Programmierlogik, die versucht, mit Grauzonen der Unsicherheit in Prozessen erfolgreicher umzugehen als Standardsteuerungen.
Steuerungssysteme müssen über eine integrierte Methode verfügen, um einen außerhalb des Bereichs liegenden Wert in einen akzeptablen Bereich zu bringen. Typische PID-Regler verfügen über eine Ein-/Aus-Reaktion auf diese Schwankungen an Sollwerten im Prozess, was in gewisser Weise mit einer digitalen Methode zur Beobachtung eines Prozesses, der Zerlegung in diskrete Werte und der Zuweisung von Standardaktionen zu diesen Werten verglichen werden kann. Ein Fuzzy-PID-Regler hingegen berechnet die Abweichung entlang eines analogen Bereichs, in dem es einen optimalen Wert und zunehmend nicht optimale Werte gibt, aber keinen vordefinierten Punkt, an dem immer gemessen wird.
Der Entwurf eines Fuzzy-PID-Reglers und eines Standard-PID-Reglers verwendet historische Werte, um zukünftige Reaktionen zu berechnen. Die Buchstaben in PID stellen dies tatsächlich dar, wobei P für aktuelle Fehler, I für vergangene Fehler und D für zukünftige Fehlerzustände steht. Fuzzy-Systeme versuchen, Fehler hinsichtlich ihrer Persistenz abzubilden und sie verschiedenen Gruppen von Mitgliedern für unterschiedliche Bereiche logischer Bedingungen zuzuordnen. Dadurch kann ein Fuzzy-PID-Regler auch die Änderungsrate festlegen, um ein System wieder unter Kontrolle zu bringen. Diese Änderungsrate basiert auf Inferenzregeln, bei denen die Anhäufung von Daten und Fehlerzuständen auf eine korrektere Vorgehensweise schließen lässt.
Eines der Probleme bei einem Fuzzy-PID-Regler besteht darin, dass er zu widersprüchlichen Schlussfolgerungen kommen und keine Maßnahmen ergreifen kann. Dies erfordert einen Code-Konfliktlösungsprozess, der in Fuzzy-Systemen üblicherweise als Defuzzifizierung bezeichnet wird. Die Defuzzifizierung erfolgt, indem bestimmten Parametern in einem PID-Regler mehr Gewicht beigemessen wird als anderen, um das Gleichgewicht in eine bestimmte Wirkungsrichtung zu lenken. Dies ist analog zu einer angepassten Verstärkung in einem Standard-PID-Regler.
In Standardvariantenfällen können ein Fuzzy-PID-Regler und ein Standard-PID-Regler das Regelsystem auf genau die gleiche Weise regeln. Dies bedeutet nicht, dass es sich um identische Regelungssysteme handelt oder dass die Vorteile der Fuzzy-Regelung widerlegt wurden. Es bedeutet lediglich, dass die Situation mit jedem einfachen Steuerungssystem problemlos bewältigt werden kann. Standard-PID-Regler können als Teilmenge des Fuzzy-PID-Reglers betrachtet werden, der über eine robustere Leistungsfähigkeit verfügt und in der Lage ist, unvorhersehbare Abweichungen zu bewältigen. In Situationen, in denen Standard-PID-Regler versagen, funktioniert ein gut konzipierter Fuzzy-PID-Regler besser.
Zu den Vorteilen eines Fuzzy-PID-Reglers gehört, dass er auf nichtlineare Schwankungen in einem System unterschiedlich stark reagieren kann und gleichzeitig in einem System, in dem die Schwankungen vorhersehbar sind, eine ebenso gute Leistung wie ein Standard-PID-Regler erbringen kann . Ein Fuzzy-PID-Regler kann auch ein stabileres System aufrechterhalten. Es kann auch basierend auf Reaktionstypen gewichtet werden, genau wie die Verstärkungseinstellungen in einem Standard-PID-gesteuerten System.