- •ВВЕДЕНИЕ. ОБЩИЕ СРЕДСТВА МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ СИСТЕМ
- •ТЕМА 1. ОСНОВЫ ТЕОРИИ МНОЖЕСТВ
- •1.1. Основные понятия и определения
- •1.2. Операции над множествами
- •1.3. Законы и тождества алгебры множеств
- •1.4. Принцип двойственности
- •1.5. Уравнение с множествами
- •1.6. Упорядоченное множество. Прямое произведение множеств
- •1.7. Соответствия
- •1.8. Отображения и их виды
- •1.9. Отношения и их свойства
- •1.10. Виды отношений
- •1.11. Нечёткие множества. Способы задания. Понятие лингвистической переменной
- •1.12. Операции над нечёткими множествами
- •1.13. Параметры нечётких множеств
- •1.14. Методы дефаззификации нечётких множеств
- •ТЕМА 2. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ГРАФОВ И ЕЕ ПРИЛОЖЕНИЯ
- •2.1. Основные понятия и определения. Способы задания графов
- •2.2. Типы графов
- •2.4. Числовая функция на графе. Сигнальные графы
- •2.5. Правило Мэзона
- •2.6. Операции над графами
- •2.7. Задача о кратчайшем пути связного неориентированного графа
- •2.8. Деревья. Символ дерева
- •2.9. Покрывающее дерево связного графа. Экстремальное дерево
- •2.10. Корневые деревья. Код дерева
- •ТЕМА 3. ТРАНСПОРТНЫЕ СЕТИ
- •3.1. Основные понятия и определения
- •3.2. Задача о максимальном потоке. Алгоритм Форда-Фалкерсона
- •3.3. Транспортная задача
- •ТЕМА 4. СЕТИ ПЕТРИ
- •4.1. Особенности сетей Петри и области их применения
- •4.2. Основные определения. Способы задания сетей Петри
- •4.3. Функционирование сетей Петри
- •4.4. Свойства сетей Петри
- •4.5. Анализ сетей Петри
- •4.6. Подклассы и расширения сетей Петри
- •5.1. Основные понятия алгебры логики
- •5.2. Элементарные булевы функции
- •5.3. Полнота системы булевых функций
- •5.4. Законы и тождества алгебры логики
- •5.6. Минимизация функций алгебры логики
- •5.8. Синтез комбинационных схем
- •5.9. Понятие о конечных автоматах и способы их задания
- •5.10. Синтез конечных автоматов
- •6.1. Временное представление сигналов. Классификация сигналов
- •6.2. Спектральное представление сигналов. Разложение произвольного сигнала по заданной системе функций
- •6.3. Гармонический анализ периодических сигналов
- •6.4. Комплексная форма ряда Фурье
- •6.6. Свойства преобразование Фурье
- •6.7. Представление сигналов в виде ряда Котельникова
- •6.8. Корреляционный анализ детерминированных сигналов
- •6.10. Частотный спектр АМ сигнала
- •6.11. Основные вероятностные характеристики случайных сигналов
- •6.12. Спектральные плотности стационарных случайных процессов
- •ТЕМА 7. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМ И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ С ПОСТОЯННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ
- •7.1. Классификация элементов
- •7.2. Уравнения динамики и статики
- •7.3. Понятие передаточной функции
- •7.4. Передаточные функции различных соединений звеньев
- •7.5. Временные характеристики систем и их элементов
- •7.6. Понятие о частотных характеристиках систем и их элементов
- •7.7. Понятие о логарифмических частотных характеристиках
- •7.8. Построение логарифмических частотных характеристик разомкнутых одноконтурных систем
- •7.9. Математические модели элементов в параметрах пространства состояний
- •7.10. Решение уравнений состояния первого порядка
- •7.11. Представление уравнений состояния при помощи матриц
- •7.14. Каноническая форма уравнений состояния
- •7.15. Понятие об устойчивости линейных систем
- •7.16. Математическое описание дискретных систем и их элементов
- •7.17. Уравнения состояния и моделирование дискретных систем
- •ЛИТЕРАТУРА
– наиболее комфортная для самочувствия человека принимается за среднюю.
m(x)
m (x) |
m2 (x) |
m3 (x) |
1 |
|
|
1
|
|
A1 = PN |
|
A |
2 = PS |
|
|
|
A3 = PW |
|||||
|
|
% |
|
|
% |
|
|
|
|
|
% |
|
|
|
a1 |
c1 |
a |
2 |
b |
c2 |
a |
3 |
b |
2 |
c |
||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
3 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
X = T °C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1.16
– несомненно низкая, когда следует включить обогреватель.
– слишком высокая, когда требуется включить кондиционер. При температура относится одновременно к двум термам и воз-
никает проблема, какое решение принять.
1.12. Операции над нечёткими множествами
Дополнением нечёткого множества |
заданного на |
|
называется нечёт- |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
). |
|||||||
кое множество с функцией принадлежности |
|
|
|||||||||||
На рис. 1.17 приведен |
|
|
|
|
|
|
|||||||
пример выполнения |
опеа- |
|
|
|
m% |
(x) |
|||||||
ции нечёткого дополнения. |
|
m |
|
(x) |
|||||||||
|
% |
|
A |
||||||||||
Пересечением |
нечёт- |
A |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
ких множеств |
|
и , |
задан- |
|
|
|
|
|
|
||||
ных на X, называется |
нечёт- |
|
|
|
|
|
|
||||||
кое множество |
C = A Ç B, |
с |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
% % |
% |
|
|
|
|
|
|
|
|
функцией |
{ |
инадлежности |
|
|
|
|
|
|
|||||
C |
A |
|
B |
} |
|
|
|
|
|
|
|
||
m % (x) = min |
|
m % |
(x), m % |
(x) , |
|
|
|
|
|
|
|
для всех . Операция нахождения минимума ткже обозна ается знаком , т. е.
Рис. 1.17
18
|
Объединением нечётких |
множеств |
и ,заданных на |
называется |
|||||||||
нечёткое множество |
с функцией |
принадлежности |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
для всех |
. Операция |
нахождения максимума |
|
также |
|||
обозначается знаком |
|
, т.е. |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
На рис. 1.18 |
приведён |
m(x) |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
результат |
операций |
|
|
|
m % m % |
|
|
|
|||||
фаззи множеств |
и |
|
одной |
|
|
|
AÈ B |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
переменной . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Линия, |
выделенная |
|
|
|
|
|
|
|
||||
более |
чётко |
и идущая ыше, |
|
|
% |
% |
|
|
|
||||
соответствует |
дизъюнкции |
|
|
A |
B |
|
|
|
|||||
|
|
Ù |
|
|
|
||||||||
двух |
функций |
|
принадж- |
|
|
|
|
|
|||||
ности |
|
|
|
|
, |
а дру- |
|
|
|
|
|
|
|
гая |
линия |
– |
конъюнкции |
|
|
|
|
|
|
|
|||
двух |
функций |
принадлжно- |
|
|
m % |
m % |
|
|
|
||||
|
|
A Ù |
B |
|
|
|
|||||||
сти |
|
|
. |
|
|
|
|
|
Рис. 1.18 |
|
|
|
|
|
Включение нечётких множеств. Пусть заданы и на множестве . |
||||||||||||
называется подмножеством нечёткого множества и обозначается |
, если |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
.Нечёткие |
множества |
и |
разны, |
|
если |
, .
1.13. Параметры нечётких множеств
Высотой нечёткого множества называется верхняя граница его функции принадлежности. Для дискретного множества супре-
мум соответствует максимуму степеней принадлежности его элементов. Нечёткое множество называется нормальным, если его высота равна
единице, в противном случае множества называются субнормальными. Нормализация – преобразование субнормального нечёткого множества
в нормальное . Определяется следующим образом
Пусть |
= |
|
, высота = 0,6. |
|
На рис 1.19 показана нормализация нечёткого множества .
Ядром нечёткого множества называется чёткое подмножество универсального множества , элементы которого имеют степени принадлежности, равные 1.
Ядро субнормального нечёткого множества пустое.
19
a −сечением нечёткого множества называется чёткое подмножество универсального множества , элементы которого имеют степени принадлежности большие или равные
m(x)
mA% (x)
mA%¢(x)
Рис. 1.19
Носителем нечёткого множества называется чётное подмножество универсального множества , элементы которого имеют ненулевые степени принадлежности. (англ: support – носитель).
Ядро, a – сечение и носитель показаны на рис. 1.20.
m(x) |
a |
x |
Рис. 1.20 |
20
Кардинальное число (или мощность) нечёткого множества равно сумме степеней принадлежности всех элементов к этому множеству
1.14. Методы дефаззификации нечётких множеств
Дефаззификация – процедура преобразования нечёткого множества в чёткое число. Простейший способ, пригодный только для одноэкстремальных функций принадлежности, заключается в выборе чёткого числа , соответствующего максимуму функции принадлежности.
Метод центра тяжести. Дефаззификация осуществляется по формуле (для дискретного универсального множества ).
|
n |
|
|
|
|
|
x × m % |
( x ) |
|||
|
å i |
|
A |
i |
|
x = |
i=1 |
|
|
|
. |
n |
|
|
|
||
|
å |
m % |
(x ) |
||
|
A |
|
i |
i=1
Пример: Провести дефаззификацию нечёткого множества«мужчина среднего роста», заданного следующим образом
Результат дефаззификации имеет вид
Для непрерывного универсального множества – процедура находит центр тяжести плоской фигуры, ограниченной осями координат и графиком функции принадлежности в соответствии с выражением
b
ò x × mA% (x)dx
x = |
a |
|
|
. |
b |
|
|
||
|
ò |
m % |
(x)dx |
|
|
A |
a
Метод медианы. Дефаззификация нечёткого множества по методу медианы состоит в нахождении такого числа , что
21