
- •Тема 1. Основні поняття теорії нечітких множин
- •1. Основні терміни і визначення
- •2. Основні характеристики нечітких множин
- •3. Функція приналежності і методи її побудови
- •Контрольні питання
- •Тема 2. Операції над нечіткими множинами
- •Рівність і домінування нечітких множин
- •Операції перетину, об'єднання і різниці нечітких множин
- •Нечіткі оператори
- •Контрольні питання
- •Тема 3. Нечіткі відношення, відображення Нечітке відношення і способи його завдання
- •Способи завдання нечітких відношень
- •Основні характеристики нечітких відношень
- •Операції над нечіткими відношеннями
- •Композиція бінарних нечітких відношень
- •Нечітке відображення
- •Принцип узагальнення в теорії нечітких множин
- •Властивості бінарних нечітких відношень, заданих на одному універсумі
- •Деякі спеціальні типи нечітких бінарних відношень, заданих на одній базисній множині
- •Контрольні питання
- •Тема 4. Нечіткі величини, числа і інтервали
- •Визначення нечіткої і лінгвістичної змінних
- •Нечіткі величини, числа і інтервали
- •Операції над нечіткими числами інтервалами
- •Нечіткі числа і інтервали у формі (l-r)-функцій
- •Операції над нечіткими числами і інтервалами (l-r)-типу
- •Трикутні нечіткі числа і трапецієвидні нечіткі інтервали
- •Операції над трикутними нечіткими числами і трапецієвидними нечіткими інтервалами
- •Контрольні питання
- •Тема 6. Основи нечіткої логіки
- •Поняття нечіткого вислову і нечіткого предикату
- •Нечіткі предикати
- •Основні логічні операції з нечіткими висловами
- •Логічне заперечення нечітких висловів
- •Логічна кон'юнкція нечітких висловів
- •Логічна диз'юнкція нечітких висловів
- •Нечітка еквівалентність
- •Правила нечітких продукцій
- •Прямий і зворотний методи виведення висновків в системах нечітких продукцій
- •Контрольні питання
- •Тема 6. Продукційні нечіткі моделі
- •Базова архітектура систем нечіткого виведення
- •Нечіткі лінгвістичні вислови
- •Правила нечітких продукцій в системах нечіткого виведення
- •Механізм або алгоритм виведення в системах нечіткого виведення
- •Основні етапи нечіткого виведення
- •Формування бази правил систем нечіткого виведення
- •Фазифікация (Fuzzification)
- •Агрегація (Aggregation)
- •Активізація (Activation)
- •Акумуляція (Accumulation)
- •Дефазифікація (Defuzzification)
- •Метод центру тяжіння
- •Метод центру тяжіння для одноточкових множин
- •Метод центру площі
- •Метод лівого модального значення
- •Метод правого модального значення
- •Контрольні питання
- •Тема 7. Основні алгоритми нечіткого виведення
- •Алгоритм Мамдані (Mamdani)
- •Алгоритм Цукамото (Tsukamoto)
- •Алгоритм Ларсена (Larsen)
- •Алгоритм Сугено (Sugeno)
- •Приклади використання систем нечіткого виведення в завданнях управління
- •Нечітка модель управління змішувачем води при прийнятті душу
- •Змістовна постановка завдання
- •Побудова бази нечітких лінгвістичних правил
- •Фазифікація вхідних змінних
- •Контрольні питання
- •Тема 8. Методи нечіткої кластеризації.
- •Контрольні питання
- •Бібліографічний список
- •Електронний документ
- •Авторська редакція
Алгоритм Цукамото (Tsukamoto)
Формально алгоритм Цукамото може бути визначений таким чином.
Формування бази правил систем нечіткого виведення. Особливості формування бази правил співпадають з розглянутими вище при описі даного етапу.
Фазифікація вхідних змінних. Особливості фазифікації співпадають з розглянутими вище при описі даного етапу.
Агрегація підумов в нечітких правилах продукцій. Для знаходження ступеню істинності умов всіх правил нечітких продукцій використовуються бінарні нечіткі логічні операції. Ті правила, ступінь істинності умов яких відмінна від нуля, вважаються активними і використовуються для подальших розрахунків.
Активізація підвисновків в нечітких правилах продукций. Здійснюється аналогічно алгоритму Мамдані по формулі (8.6), після чого знаходяться звичайні (не нечіткі) значення всіх вихідних лінгвістичних змінних в кожному з підвисновків активних правил нечітких продукцій. В цьому випадку значення вихідної лінгвістичної змінної wj в кожному з підвисновків знаходиться як розв’язання рівняння:
де q – загальна кількість підвисновків в базі правил.
Акумуляція висновків нечітких правил продукцій. Фактично відсутня, оскільки розрахунки здійснюються із звичайними дійсними числами wj.
Дефазифікація вихідних змінних. Використовується модифікований варіант у формі методу центру тяжіння для одноточкових множин:
де п – загальна кількість активних правил нечітких продукцій, в підвисновках яких присутня вихідна лінгвістична змінна wj.
Алгоритм Ларсена (Larsen)
Формально алгоритм Ларсена може бути визначений таким чином.
Формування бази правил систем нечіткого виведення. Особливості формування бази правил співпадають з розглянутими вище при описі даного етапу.
Фазифікація вхідних змінних. Особливості фазифікації також співпадають з розглянутими вище при описі даного етапу.
Агрегація підумов в нечітких правилах продукцій. Використовуються бінарні нечіткі логічні операції для знаходження ступеню істинності умов всіх правил нечітких продукцій (як правило, max-диз’юнкція і min-кон’юнкція). Ті правила, ступінь істинності умов яких відмінний від нуля, вважаються активними і використовуються для подальших розрахунків.
Активізація підвисновків в нечітких правилах продукцій. Здійснюється з використанням формули (8.7), за допомогою чого знаходиться сукупність нечітких множин: С1...,Сq, де q – загальна кількість підвисновків в базі правил.
Акумуляція висновків нечітких правил продукцій. Здійснюється за формулою (4.4) для об'єднання нечітких множин, відповідних термам підвисновків, що відносяться до одних і тих же вихідних лінгвістичних змінних.
Дефаззіфікация вихідних змінних. Може використовуватися будь-який з розглянутих вище методів дефаззификации.
Алгоритм Сугено (Sugeno)
Формально алгоритм Сугено, запропонований Сугено і Такагі, може бути визначений таким чином.
Формування бази правил систем нечіткого виведення. У базі правил використовуються тільки правила нечітких продукций у формі:
ПРАВИЛО <#>: ЯКЩО "β1 є α’" І "β2 є α’’" ТО "w=ε1∙a1+ε2∙a2". (8.16)
Тут ε1, ε2 – деякі вагові коефіцієнти. При цьому значення вихідної змінної w у висновку визначається як деяке дійсне число.
Фазифікація вхідних змінних. Особливості фазифікації співпадають з розглянутими вище при описі даного етапу.
Агрегація підумов в нечітких правилах продукцій. Для знаходження ступеню істинності умов всіх правил нечітких продукцій, як правило, використовується логічна операція min-кон’юнкції. Ті правила, ступінь істинності умов яких відмінна від нуля, вважаються активними і використовуються для подальших розрахунків.
Активізація підвисновків в нечітких правилах продукцій. По-перше, з використанням методу (8.6) знаходяться значення ступенів істинності всіх висновків правил нечітких продукцій. По-друге, здійснюється розрахунок звичайних (не нечітких) значень вихідних змінних кожного правила. Це виконується з використанням формули для висновку (8.16), в яку замість a1 і a2 підставляються значення вхідних змінних до етапу фазифікації. Тим самим визначаються множина значень С={с1, с2,..., сn} і множина значень вихідних змінних W={w1, w2,..., wn}, де п – загальна кількість правил в базі правил.
Акумуляція висновків нечітких правил продукцій. Фактично відсутня, оскільки розрахунки здійснюються із звичайними дійсними числами wj.
Дефазифікація вихідних змінних. Використовується модифікований варіант у формі методу центру тяжіння для одноточкових множин (8.15).