33. Визначення нечіткої множини та її властивості.

Нехай E - універсальна множина, x - елемент E, а R - певна властивість. Звичайна (чітка) підмножина A універсальної множини E, елементи якої задовольняють властивості R, визначається як множина впорядкованої пари A = {mA (х)/х}, де mA(х) - характеристична функція, що приймає значення 1, якщо x задовольняє властивості R, і 0 - в іншому випадку.

Нечітка підмножина відрізняється від звичайної тім, що для елементів x з E немає однозначної відповіді "ні" відносно властивості R. У зв'язку з цим, нечітка підмножина A універсальної множини E визначається як множина впорядкованої пари A = {mA(х)/х}, де mA(х) - характеристична функція приналежності (або просто функція приналежності), що приймає значення в деякій впорядкованій множині M (наприклад, M = [0,1]).

Функція приналежності вказує ступінь (або рівень) приналежності елемента x до підмножини A. Множина M називають множиною приналежностей. Якщо M = {0,1}, тоді нечітка підмножина A може розглядатися як звичайна або чітка множина.

Основні характеристики нечітких множин

Нехай M = [0,1] і A - нечітка множина з елементами з універсальної множини E і множиною приналежностей M.

Величина mA(x) називається висотою нечіткої множини A. Нечітка множина A є нормальною, якщо її висота дорівнює 1, тобто верхня границя її функції приналежності дорівнює 1 ( mA(x)=1). При mA(x)<1 нечітка множина називається субнормальною.

Нечітка множина є порожньою, якщо "xОE m A(x)=0. Непорожню субнормальну множину можна нормалізувати по формулі mA(x) :=

Нечітка множина є унімодальною, якщо mA(x)=1 лише для одного x з E.

Носієм нечіткої множини A є звичайна підмножина з властивістю mA(x)>0, тобто носій A = {x/mA(x)>0} " xОE.

Елементи xОE, для яких mA(x)=0,5 називаються точками переходу множини A.

34. Операції над нечіткими множинами. Задати універсальну множину та дві нечіткі множини на ній та здійснити всі можливі операції над ними.

Операції:

Перетин, об’єднання, алгебраїчна сума, алгебраїчний добуток, сильне об’єднання, різниця та доповнення до кожної ж нечітких множин

X={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}

A={0.2/1; 0.5/2; 0,9/3 1/4; 0.6/6}

B={0.3/2; 0.7/3; 1/5 0.4/6; 0.1/7}

Перетин:

A B={0.3/2; 0.7/3; 0,4/6}

Об’єднання

A B={0.2/1; 0.5/2; 0,9/3; 1/4; 1/5; 0.6/4; 0.1/7}

Алгебраїчна сума

А В=Ма+Мв – МаМв

А В={0.2/1; 0.65/2; 0,37/3 1/4; 1/5; 0.76/6; 0.1/7}

Алгебраїчний добуток

A*B={0.15/2; 0.63/3; 0,24/6}

Різниця

Ма-Мв, якщо Ма>=Мв>0; в інших випадках 0

A\B={0.2/1; 0.2/2; 0.3/3; 1/4; 0.2/6}

Сильне об’єднання

Mc(x)=Ma+Mв, якщо <1, 1 якщо Ма+Мв>=1

Mc(x)={0.2/1; 0.8/2; 1/3 1/4; 1/5; 1/6; 0.1/7}

Сильне доповнення

А={0.8/1; 0.5/2; 0.1/3; 1/5; 0.4/6}

35. Суть дефазифікації. Методи дефазифікації. Наведіть приклад.

Дефазифікація – процедура перетворення нечіткої множини в чітке число за ступенем приналежності. У теорії нечітких множин процедура дефазифікації є аналогічною знаходженню характеристик положення (математичного сподівання, моди, медіани) випадкових величин у теорії ймовірностей. Найпростішим способом виконання процедури дефазифікації є вибір чіткого числа, що відповідає максимуму функції приналежності. Однак придатність цього способу обмежується лише одноекстремальними функціями приналежності. В системах нечіткого виведення функції консеквенту, отримані в результаті виконання правил, об’єднуються в одну функцію μ(y). Існують різні методи дефазифікації цієї об’єднаної функції приналежності. Нехай y – нечітка змінна, Y – область визначення змінної y, y* – чітке значення нечіткої змінної y. Методи дефазифікації можна записати у такому вигляді: 1) середній з максимальних (MOM – mean of maximum): де MAX(μY(y)) = {y∈Y |∀y′∈Y :μ(y′)≤μ(y)} – це множина значень вихідної змінної, при яких функція приналежності приймає максимальне значення, ця множина має бути непустою; MAX( μY(y)) – кількість елементів множини MAX(μY(y)); 2) найбільший з максимальних (LOM – largest of maximum): 3) найменший з максимальних (SOM – smallest of maximum): 4) максимум функції приналежності: де μY(y) – унімодальна функція; 5) центр тяжіння (COG – center of gravity, центроїд – centroid): де yi – i-й сінглтон (одноточкова нечітка множина), μY (yi) – значення функції приналежності для i-го елемента нечіткої множини Y; 6) висотна дефазифікація (height defuzzification): де Aα – нечітка множина α-рівня. Елементи нечіткої множини, для котрих значення функції приналежності менше, ніж певний рівень α, до розрахунків не беруться.