A Fully İntegrated Sampled-analog Fuzzy Controller

Abstract

Puslu mantık 1960'lann ortalannda Lotfı A. Zaden tarafından ortaya atıldı. Son yirmi yılda ise puslu mantık tabanlı denetleyiciler için yazılımlardan uygula maya özel tümdevrelerin tasarımına varan çok geniş bir aralıkta birçok gerçekleme yöntemi geliştirildi. Önceleri prototip olarak üretilen denetleyiciler zamanla geliştirildi ve günümüzde denetleyici içeren birçok ürünü kapsayacak oldukça geniş bir yelpazede kullanım alam buldu. Birçok denetim probleminin çözümü için puslu mantık tercih edilmektedir çünkü ucuzluk, enerji tasarrufu, yakınsama süresinin azalması, uygun doğruluk ve hız gibi birçok avantaj uygulama alanlarına bağlı olarak geleneksel denetim yaklaşımlarından daha etkin bir biçimde sağlanabilmektedir. Puslu denetleyici gerçeklemeleri genel olarak dört sınıfa ayrılabilir; yazılım benzetimleri, mikroişlemci ve mikrodenetleyici gerçeklemeleri, programlanabilir puslu işlemciler ve uygulamaya özel kırmıklar. Yazılım benzetimleri programlama açısından en fazla esnekliği sağlamaları ve az miktarlardaki üretimler için uygun olmalarına rağmen taşınabilir ürünlerde kullanılamazlar ve cevap süreleri de birçok denetim problemleri için uzundur. Mikrodenetleyici ve mikroişlemci gerçeklemeleri programlama esnekliği sağlamaları ve taşınabilir ürünlerde kullanılabilmelerinin yanı sıra yine düşük miktarlardaki üretim hacimleri için uygundurlar ve hala birçok uygulama için yeterli hıza sahip değildirler. Programlanabilir puslu işlemciler sınırlı programlanabilirlik özelliğine sahip olmalarına rağmen taşınabilir ürünler için elverişli ve hızlı işlemler için uygundurlar. Uygulamaya özel kırmıklar taşınabilir, hızlı, yoğun olarak tümleştirilebilirler. Yüksek hacimli üretimler için en uygun çözümleri sunarlar. Bu çalışmada, literatürde şimdiye kadar yapılan uygulamaya özel puslu denetleyici gerçeklemeleri özetlendikten sonra, örneklenmiş-analog devre tekniklerine dayanan yepyeni ve özgün bir yaklaşım önerilmiştir. Bir ömekle-ve-tut kuvvetlendiricisi, pozitif ve negatif rampa kuvvetlendiricileri, bir çıkarım hücresi, toplayıcı ve ağırlıklı toplayıcı kuvvetlendiricileri ve bir bölücü alt devrelerinden oluşan yapı incelenmiştir. Bu alt bloklar beraberce eksiksiz bir kütüphane oluşturmaktadırlar. Önerilen bu kütüphaneyi kullanarak, parça parça lineer giriş sınıflan, 'AND' ile bağlanmış kuralları ve tek değerli çıkış sınıfları olan herhangi bir puslu denetimli uzman sistem silikon üzerinde gerçeklenebilir. Kütüphane 1.2 jxm çift-poli çift-metal CMOS teknolojisi ile gerçeklenmiştir. Yapılan testlerin sonucunda hem tüm modüllerin ayrı ayn hem de bu modüllerle integre edilen denetleyicinin tamamiyle fonksiyonel olduğu saptanmıştır. Yüksek doğruluk özelliğininin sağlandığını gösteren test sonuçlan, iki.besleme gerilimi arasında hiçbir kayıp olmaksızın çalışan bütün birimlerin lineerliklerinin de bozulmadığını doğrulamıştır. Denetleyicinin toplam 4 girişi, 2 çıkışı vardır ve 16 kural gerçeklenmektedir. 1,76 mm2 silisyum alanı kaplayan örnek denetleyici saniyede 85 000 örnek alarak çalışabilmektedir.