Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы нечеткого моделирования в среде Matlab. Учебное пособие
.pdf
51
функции принадлежности и в редактируемом поле «Name»
ввести новое имя терма.
Параметр «Type» определяет вид функции принадлежности. Возможны следующие варианты:
trimf треугольная функция принадлежности;
trapmf трапециевидная функция принадлежно-
сти;
gbellmf функция принадлежности универсального
сигнала (может принимать не нечеткое значение);
gaussmf простая кривая;
gauss2mf двусторонняя простая кривая;
sigmf сигмоидальная функция принадлежности;
Рис. 2.8. Редактор функций принадлежности
52
Рис. 2.9. Добавление функции принадлежности
dsigmf сигмоидальная функция (дифференцирование);
psigmf – сигмоидальная функция (продукция);
zmf Z-образная кривая, открытая налево;
smf S-образная кривая, открытая направо;
рimf П-образная функция принадлежности.
Изменить функцию принадлежности можно двумя
способами: задать параметры в поле «Params» или пере-
местить мышью маркер на графике функции принадлежности.
Этап 6. Аналогичным способом внесем изменения во
входную ЛП «Скорость изменения температуры» и выходную ЛП «Угол поворота». Переход к редактированию переменной осуществляется щелчком на изображении прямоугольника с именем необходимой переменной. Результат изменения функций принадлежности выходной ЛП
представлен на рис. 2.10.
53
Рис. 2.10. Функции принадлежности ЛП «Угол поворота»
Этап 7. Определим правила нечеткого вывода для
разрабатываемой экспертной системы. Для этой цели воспользуемся редактором правил, который может быть вызван одним из следующих способов: двойным щелчком на
значке квадрата в центре с именем создаваемой системы
нечеткого вывода или командой меню Edit>Rules.
Поскольку первоначально база правил нечеткого вывода пуста, то после вызова редактора правил центральное
многострочное поле ввода не содержит никаких правил.
Для того чтобы определить правило, следует выделить по-
54
ля с именем терма. Так, для последнего правила для первой входной переменной необходимо выбрать терм с именем «Z», для второй входной переменной терм с именем
«Z». Для выходной переменной терм с именем «Z». После
определения термов следует нажать на кнопку «Add rule».
Результат ввода базы правил представлен на рис. 2.11.
Рис. 2.11. Заполнение базы правил
В поле ввода «Weight» отображается вес каждого
правила. Величина весового коэффициента может принимать значения в пределах интервала [0, 1].
55
Этап 8. После задания правил нечеткого вывода
можно получить результат нечеткого вывода (значение
выходной переменной) для конкретных значений входных
переменных. С этой целью необходимо открыть программу просмотра правил, воспользовавшись командой меню
View>Rules. Вид окна просмотра правил представлен на
рис. 2.12.
Рис. 2.12. Определение выходного значения при
температуре воздуха 20С и скорости изменения
температуры 0,2С/мин
56
Окно просмотра правил позволяет оценить выходное
значение и влияние, оказываемое на него каждым из правил в процессе вывода. В центральной части графического
интерфейса окна просмотра правил расположены прямоугольники, соответствующие отдельным входным переменным и выходным переменным правил нечеткого вывода. Функции принадлежности желтого цвета соответствуют входным переменным, синего цвета выходным. Каждому правилу соответствует отдельная строка из прямоугольников. В правой нижней части графического интерфейса расположен прямоугольник, изображающий дефаззификацию выходной переменной после аккумулирования
всех заключений правил нечеткого вывода. Прямоугольники входных переменных пересекает вертикальная прямая красного цвета, положение которой соответствует
конкретному значению входной переменной. Задавать значения входных переменных можно либо с помощью их записи в поле ввода «Input», либо перемещая с помощью
мыши вертикальные прямые. Полученные в процессе выполнения процедуры нечеткого вывода значения выходных переменных отображаются в верхней части столбца с
именем переменной.
Изменение значений входных переменных позволяет
произвести оценку построенной системы нечеткого вывода, оценить ее согласованность и адекватность.
Так, например для случая, когда температура воздуха
в помещении равна 20С, а скорость ее изменения составляет 0,2С разработанная нечеткая модель выдает значение
выходной переменной «угол поворота регулятора», равное
33,8. Данное значение соответствует повороту регулято-
ра влево и включению режима «холод» кондиционера.
Этап 9. Для анализа нечеткой модели воспользуемся
программой просмотра поверхности нечеткого вывода.
57
Для вызова программы воспользуемся командой меню
View>Surface. Окно программы просмотра поверхности
нечеткого вывода для нечеткой модели изображено на
рис. 2.13.
Рис. 2.13. Поверхность системы нечеткого вывода
58
Анализ поверхности нечеткого вывода для разработанного проекта заключается в контроле и проверке адекватности влияния изменения текущих значений входных
лингвистических переменных на выходную лингвистическую переменную. Для этого могут быть использованы
различные значения входных переменных из всего диапазона возможных значений.
Для анализа поверхности нечеткого вывода разработанного проекта можно использовать различные углы просмотра трехмерной поверхности нечеткого вывода.
При необходимости можно получить график зависимости выходной переменной от одной из входных переменных. Для этого необходимо выбрать нужную переменную в раскрывающемся списке Х (input), а в раскрывающемся списке Y (input) выбрать значение «none». График
зависимости выходной переменной «Угол поворота» от
входной переменной «Температура воздуха» изображен на
рис. 2.14.
59
Рис. 2.14. Зависимость угла поворота регулятора от
температуры воздуха
Полученный график зависимости соответствует
среднему значению второй входной переменной «Скорость
изменения температуры». Это значение может быть изменено, для чего следует ввести нужное значение в поле ввода «Ref. Input».
60
2.3. Задания на выполнение
1. В соответствии с вариантом лабораторной работы,
выданным преподавателем, построить модель процесса/объекта в среде Matlab Fuzzy Logic Toolbox и осуществить моделирование.
2. Исследовать влияние вида функции принадлежно-
сти (трапециевидный, колоколообразный) на выходной
сигнал системы.
3. Для одной из лингвистических переменной допол-
нительно ввести две новые функции принадлежности, оценить полученный результат.
4. Исследовать влияние избыточности базы правил.
Для этого в базу правил добавить два не противоречивых
правила.
5. Для одной из исходных лингвистических перемен-
ных удалить одну функцию принадлежности. Оценить полученный результат.
6. Исследовать влияние неполноты базы правил. Для
этого из базы правил убрать два правила.
7. Исследовать влияние типа вывода Сугено на вы-
ходной сигнал.
Дополнительные задания
Осуществить анализ и исследование построенной
модели нечеткого вывода. Для различных значений входных переменных получить значение выходной переменной
и произвести оценку полученных результатов с целью установления адекватности модели. Установить зависимость
между каждой входной и выходной переменной. Построить графики зависимостей.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]