[Биография] [Диссертация] [Ссылки] [Содержание библиотеки] [Почта] |
Нечёткая экспертная системаИсточник:inf.susu.ac.ru/~pollak/expert/fuzzy/doc4.htm |
1. С помощью функций ПРИНАДЛЕЖНОСТИ, определенных на входных переменных, вычисляются их фактические значения и определяется степень уверенности для каждой предпосылки правила.Пример: :
2. Используя процедуру ВЫВОДА, вычисляется значение истинности для предпосылки каждого правила, которое применяется к заключению каждого правила. В результате этого каждой переменной вывода для каждого правила назначается одно значения из нечеткого подмножества значений. Обычно в качестве для вывода используется МИНИМИЗАЦИЯ или правила ПРОДУКЦИИ. При МИНИМИЗИРУЮЩЕМ логическом выводе , выходная функция принадлежности ограничена сверху в соответствии с вычисленной степенью истинности предпосылок (нечеткое логическое И). В логическом выводе с использованием ПРОДУКЦИЙ , выходная функция принадлежности масштабируется с помощью вычисленной степенью истинности предпосылки правила.
3. Используя КОМПОЗИЦИЮ, все нечеткие подмножества, назначенные для каждой выходной переменной объединяются вместе и формируется единственное нечеткое подмножество значение для каждой выводимой переменной .Наконец снова, обычно используются функции MAX или SUM . При использовании композиции MAX объединенное выходное нечеткое подмножество значений создается путем нахождения максимума из всех нечетких подмножеств, назначенных переменным в соответствии с правилом вывода (нечеткое логическое ИЛИ). В композиции SUM объединенное выходное нечеткое подмножество создается суммированием всех нечетких значений из подмножеств, назначенных для переменной вывода с помощью правил вывода.
4. Наконец - (необязательный) процесс точной интерпретации , который используется тогда, когда полезно преобразовывать нечеткий набор значений выводимых переменных к точным значениям. Имеется достаточно большое количество методов перехода к точным значениям (по крайней мере 30). Два из общих методов - это методы Полной интерпретации и по Максимуму.В методе полной интерпретации, точное значение выводимой переменной вычисляется как значение "центра тяжести" функции принадлежности для нечеткого значения. В методе Максимума в качестве точного значения выводимой переменной принимается максимальное значение функции принадлежности нечеткого соответствия.
Обратите внимание, что вместо назначения единственного значения выводимой переменной z, каждому правилу назначено нечеткое подмножество значений из множества(низко или высоко).Низко (t) = 1 - (t / 10)
Высоко (t) = t / 10
Правило 1: если x низок и y низок тогда z высок
Правило 2: если x низок и y высок тогда z низок
Правило 3: если x высок и y низок тогда z низок
Правило 4: если x высок и y высок тогда z высок
1. В этом примере, низко (t) +high (t) =1.0 для всех t. Это общесправедливое утверждение .Например
2. Значение t, для которого низко (t) является максимальным то же самое, что и значение t, для которого высоко (t) является минимальным, и наоборот.
3. Для всех переменных используются одни и те же функции принадлежности . При решении задачи , функции принадлежности, определенные на входных переменных, применяются к их фактическим значениям и вычисляется степень истинности для каждой предпосылки правила. Степень истинности для предпосылок правила иногда обозначается как АЛЬФА. Если предпосылка правила имеет степень истинности, отличную от нуля, то говорят, что правило АКТИВИЗИРУЕТСЯ.
X; | y | низко(x) | высоко (x) | низко (y) | высоко (y) | alpha1 | alpha2 | alpha3 | alpha4 |
0.0 | 0.0 | 1.0 | 0.0 | 1.0 | 0.0 | 1.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 |
0.0 | 3.2 | 1.0 | 0.0 | 0.68 | 0.32 | 0.68 | 0.32 | 0.0 | 0.0 |
0.0 | 6.1 | 1.0 | 0.0 | 0.39 | 0.61 | 0.39 | 0.61 | 0.0 | 0.0 |
0.0 | 10.0 | 1.0 | 0.0 | 0.0 | 1.0 | 0.0 | 1.0 | 0.0 | 0.0 |
3.2 | 0.0 | 0.68 | 0.32 | 1.0 | 0.0 | 0.68 | 0.0 | 0.32 | 0.0 |
6.1 | 0.0 | 0.39 | 0.61 | 1.0 | 0.0 | 0.39 | 0.0 | 0.61 | 0.0 |
10.0 | 0.0 | 0.0 | 1.0 | 1.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 1.0 | 0.0 |
3.2 | 3.1 | 0.68 | 0.32 | 0.69 | 0.31 | 0.68 | 0.31 | 0.32 | 0.31 |
3.2 | 3.3 | 0.68 | 0.32 | 0.67 | 0.33 | 0.67 | 0.33 | 0.32 | 0.32 |
10.0 | 10.0 | 0.0 | 1.0 | 0.0 | 1.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 1.0 |
Rule1 (z) = {z / 10, если z <= 6.8Композиция MAX привела бы к такому нечеткому подмножеству:0.68, если z> = 6.8}Rule2 (z) = {0.32, если z <= 6.81 - z / 10, если z> = 6.8}Rule3 (z) = 0.0
Rule4 (z) = 0.0
Нечеткий (z) = {0.32, если z <= 3.2Логический вывод согласно правилам продукции назначил бы для z следующие значения из четырех нечетких подмножеств:
Z / 10, если 3.2 < = z < = 6.8
0.68, если z> = 6.8}
Rule1 (z) = 0.068 * zКомпозиция SUM привела бы к нечеткому подмножеству:
Rule2 (z) = 0.32 - 0.032 * z
Rule3 (z) = 0.0
Rule4 (z) = 0.0
нечеткий(z) = 0.32+ 0.036 * zИногда полезно только исследовать нечеткие подмножества, которые являются результатом композиционного процесса, но более часто это НЕЧЕТКОЕ ЗНАЧЕНИЕ необходимо преобразовать к единственному ТОЧНОМУ ЗНАЧЕНИЮ. Именно это выполняет процесс точной интерпретации. Два наиболее общих метода -это метод полной интерпретации и интерпретация по максимуму функции принадлежности. В методе полной интерпретации, точное значение выводимой переменной вычисляется как значение "центра тяжести" функции принадлежности для нечеткого значения. В методе Максимума в качестве точного значения выводимой переменной принимается максимальное значение функции принадлежности нечеткого соответствия. Имеется несколько вариаций метода максимума , которые отличаются тем, что они делают, когда имеется более чем одно значение переменной, в котором достигается максимальное значение функции принадлежности. Один из них возвращает среднее из значений переменных, для в которых достигается максимальное значение функции принадлежности.
Например,
вернемся к нашему предыдущему примеру. Использование MaxMin логического
вывода и метода, определяющего " среднее значение из максимумов "
вычисляет точное значение z = 8.4.
Использование логического вывода Sum- Product и метода точной
интерпретации приводит к точному значение z, равному 5.6 . Вычисления
выполнялись следующим образом. Как было сказано, все переменные (включая
z) имеют значения в диапазоне [0, 10]. Вычислять центр тяжести функции f
(x), это значит разделить момент функции на площадь функции. Вычислить
момент f (x), это значит вычислить интеграл x*f (x) dx, а вычислить
площадь f (x), это значит вычислить интеграл f (x) dx. В нашем случае, мы
должны были вычислить площадь как интеграл от функции (0.32+0.036*z) в
диапазоне от 0 до 10 dz, который равен ( 0.32 * 10 + 0.018*100) =( 3.2 +
1.8) =5.0, а момент функции равен интегралу из (0.32*z+0.036*z*z) dz в
диапзоне от 0 до 10 , или ( 0.16 * 10 * 10 + 0.012 * 10 * 10 * 10) = ( 16
+ 12) =28. Наконец, центр тяжести есть - 28/5 или 5.6.
Замечание: Иногда объединение композиции и процесса точного представления нечетких соответствий упрощает математические зависимости для вычисления окончательного результата значения переменной