1장

도입 — 왜 임계값만으로는 곤란한가

퍼지 제어에 들어가기 전에, 임계값 제어가 경계에서 얼마나 큰 단차를 만드는지를 먼저 숫자로 확인한다.

경계 근처에서 센서 값이 아주 조금만 흔들려도 임계값 제어는 급격하게 전환되기 쉬운 반면, 퍼지 제어는 겹침의 정도만큼 부드럽게 바꿀 수 있습니다.

먼저 3단계 속도의 선풍기로 생각해 보기

이 코스 전반에 걸쳐, 온도와 습도로부터 팬 출력을 결정하는 작은 제어기를 다룹니다. 비교 대상으로 먼저 다음과 같은 임계값 제어기를 놓아 봅니다.

조건	출력	값
온도 < 23°C	약풍	20
23°C ≤ 온도 < 27°C 이고 습도 < 45%	약풍	20
23°C ≤ 온도 < 27°C 이고 45% ≤ 습도 < 70%	중풍	50
23°C ≤ 온도 < 27°C 이고 습도 ≥ 70%	중풍	50
온도 ≥ 27°C 이고 습도 < 45%	중풍	50
온도 ≥ 27°C 이고 습도 ≥ 45%	강풍	85

이 표는 비교 전용입니다. 제2장부터는 이 자리를 「서로 겹치는 레이블」로 바꾸어 나갑니다.

문제는 '경계 바로 위'에서의 비약

예를 들어 습도를 69%로 고정해 두고 온도가 26.8°C에서 27.1°C로 변했다고 해 봅시다. 사람이 느끼기에는 기껏해야 "조금 더워졌다" 정도이지만, 임계값 제어기는 27°C를 넘는 순간 중풍 50 → 강풍 85로 비약합니다.

센서 값은 흔들린다

현실의 온도 및 습도 센서는 0.1~0.2°C, 수 % 정도의 변동을 가지므로 경계 근처에서는 출력이 왔다 갔다 하기 쉽습니다.

사람의 감각은 연속적이다

"조금 덥다", "약간 후덥지근하다" 같은 표현은 단차가 아니라 연속적으로 강해지는 감각을 묘사합니다. 여기에 0/1의 경계만 그어 두면 실제 감각과 괴리되기 쉬운 제어기가 됩니다.

이해도 확인 1 — 임계값의 비약을 손으로 따라가기

이 장에서 다룬 임계값 규칙만으로 답해 주세요. 출력은 약풍 = 20, 중풍 = 50, 강풍 = 85입니다.

Q1. 실내 온도 22.5°C, 습도 40%일 때, 임계값 제어기의 출력은 얼마입니까?

Q2. 실내 온도 26.8°C, 습도 69%일 때, 임계값 제어기의 출력은 얼마입니까?

Q3. 실내 온도 27.1°C, 습도 69%일 때, 임계값 제어기의 출력은 얼마입니까?

Q4. 앞의 두 문제 사이의 출력 차이는 몇 포인트입니까?

포인트

이 장에서 가져갈 직관

퍼지 제어의 출발점은 "애매함을 엄밀하게 없애는 것"이 아니라, 단차를 그대로 제어기 안으로 끌고 들어오지 않는 것입니다. 제2장부터는 경계를 없애는 대신, 레이블끼리 살짝 겹치게 하여 0에서 1 사이의 숫자로 다루는 방법을 살펴봅니다.

참고: 위 임계값 표에서 사용한 23°C와 27°C라는 온도 경계는 제2장에서 도입할 온도 레이블 「추움 / 쾌적 / 더움」의 소속 함수가 겹치는 구간(19~25°C와 25~29°C)에 대응합니다. 습도 경계 45%와 70%도 마찬가지로 습도 레이블 「건조 / 보통 / 후덥지근」의 겹침 구간으로 그대로 치환됩니다.