Ein Fuzzy-PID-Regler ist ein Proportional-Integral-Differential-Regler, der Fuzzy-Logik-Softwareprinzipien als eine Form der Fehlerkontrolle in industriellen Systemen verwendet. PID-Regler werden häufig in der Automatisierung verwendet, um Ventile und andere Prozesssteuerungen basierend auf der Anhäufung von Fehlern im Laufe der Zeit einzustellen. Ein Fuzzy-PID-Regler unterscheidet sich von einem Standard-PID-Regler in seiner Fähigkeit, in nichtlinearen Situationen genauere Ergebnisse zu liefern. Fuzzy-Systeme basieren auf einer Art Programmierlogik, die versucht, mit den Grauzonen der Unsicherheit in Prozessen erfolgreicher umzugehen als Standardsteuerungen.
Steuersysteme müssen über eine eingebaute Methode verfügen, um einen Wert, der außerhalb des Bereichs liegt, zurück in einen akzeptablen Bereich zu treiben. Typische PID-Regler reagieren auf diese Variabilität an Sollwerten im Prozess ein/aus, was in gewisser Weise mit einer digitalen Methode zur Betrachtung eines Prozesses verglichen werden kann, indem sie in diskrete Werte zerlegt und diesen vorbestimmte Aktionen zugewiesen werden Werte. 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 Maßnahmen ergriffen werden.
Das Design eines Fuzzy-PID-Reglers und eines Standard-PID-Reglers verwenden beide historische Werte, um zukünftige Reaktionen zu berechnen. Tatsächlich stehen die Buchstaben in PID dafür, wobei P für gegenwärtige Fehler steht, I für vergangene Fehler und D für zukünftige Fehlerzustände. Fuzzy-Systeme versuchen, die Fehler hinsichtlich der Persistenz abzubilden und sie verschiedenen Zugehörigkeitssätzen für verschiedene Bereiche von logischen Bedingungen zuzuordnen. Dadurch kann ein Fuzzy-PID-Regler auch die Änderungsrate einstellen, um ein System wieder unter Kontrolle zu bringen. Diese Änderungsrate basiert auf Inferenzregeln, bei denen das Ansammeln von Daten und Fehlerzuständen eine möglichst korrekte Vorgehensweise vorschlägt.
Eines der Probleme bei einem Fuzzy-PID-Regler besteht darin, dass er zu Schlussfolgerungen gelangen kann, die sich gegenseitig widersprechen und keine Maßnahmen ergreifen. Dies erfordert einen Prozess der Konfliktlösung im Code, der in Fuzzy-Systemen üblicherweise als Defuzzifizierung bezeichnet wird. Die Defuzzifizierung erfolgt, indem bestimmten Parametern in einem PID-Regler ein größeres Gewicht als anderen gegeben wird, um das Gleichgewicht in eine bestimmte Wirkrichtung zu kippen, und dies ist analog zu einer angepassten Verstärkung in einem Standard-PID-Regler.
Bei Standardvariation können sowohl ein Fuzzy-PID-Regler als auch ein Standard-PID-Regler das Regelsystem exakt gleich regeln. Dies bedeutet nicht, dass es sich um identische Regelsysteme handelt oder dass die Vorteile der Fuzzy-Regelung widerlegt wurden. Es bedeutet einfach, dass die Situation von jedem grundlegenden Steuerungssystem leicht gehandhabt werden kann. Standard-PID-Regler können als eine Untermenge des Fuzzy-PID-Reglers angesehen werden, der eine robustere Fähigkeit besitzt, unvorhersehbare Abweichungen zu handhaben. In Situationen, in denen Standard-PID-Regler versagen, funktioniert ein gut konzipierter Fuzzy-PID-Regler besser.
Zu den Vorteilen, die ein Fuzzy-PID-Regler bietet, gehört, dass er unterschiedliche Ansprechpegel auf nichtlineare Schwankungen in einem System bereitstellen kann und gleichzeitig in einem System, in dem Schwankungen vorhersehbar sind, genauso gut wie ein Standard-PID-Regler funktionieren kann. Ein Fuzzy-PID-Regler kann auch ein System stabiler halten. Sie kann ebenso wie die Verstärkungseinstellungen auf einem Standard-PID-geregelten System nach Reaktionstypen gewichtet werden.