Нечеткие множества в системах управления (стр. 10 из 11)

;

R_gg = ( A´Y

X´B) Ç ( )

;

R_gs = ( A´Y

X´B) Ç ( )

;

R_ss = ( A´Y

X´B) Ç ( )

;

R_b = (

´Y)È(X´B)

m_Rb(x,y) = (1-m_A(x)) Úm_B(y);

Rà = A´Y

X´B

;

R· = A´Y

X´B

R_* = A´Y

X´B

m_R*(x,y) = 1 - m_A(x)+ m_A(x)×m_B(y);

R_# = A´Y

X´B

m_R#(x,y)=( m_A(x)Ùm_B(y))Ú ((1 - m_A(x)) Ù(1 - m_B(y)) Ú(m_B(y) Ù(1 - m_A (x));

RÑ = A´Y

X´B

Правилом вывода являлось композиционное правило вывода с использованием (max-min)-композиции.

В качестве значений на входе системы рассматривались:

A' = A;

A' = "очень А"= А² , m_A^0,5(x) = m_A(x)² ;

A' = "более или менее А" = А^0,5m_A^0,5(x)= m_A(x)^0,5;

A' = m_A(x)^0,5,

(x) = 1 - m_A (x).

Приведем таблицу итогов исследования. В ней символ "0" означает выполнение соответствующей схемы вход-выход, символ "x" - невыполнение. Следствие "неизвестно" (Н) соответствует утверждению: "если x=A, то нельзя получить никакой информации об y".

В данной таблице первая графа -"Посылка", вторая -"Следствие".

1

2

Rm

Ra

Rc

Rs

Rg

Rsg

Rgg

Rgs

Rss

Rb

Rà

R·

R*

R#

RÑ

A

B

x

x

0

0

0

0

0

0

0

x

x

x

x

x

x

A2

B2

x

x

x

0

x

0

x

x

0

x

x

x

x

x

x

A2

B

x

x

0

x

0

x

0

0

x

x

x

x

x

x

x

A0,5

B0,5

x

x

x

0

0

0

0

0

0

x

x

x

x

x

x

A0,5

B

x

x

0

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

Н

0

0

x

0

0

x

x

x

x

0

0

0

0

x

x

A

B

x

x

x

x

x

0

0

0

0

x

x

x

x

x

x

Кроме ответа о выполнении соответствующей схемы (0 или х),авторами исследованы явные выражения для функций принадлежности следствий по каждому из вариантов определения нечеткой импликации, на основе чего ими был сформулирован вывод:

- R_m и R_a не могут быть использованы;

- R_c может использоваться частично; - R_s , R_g , R_sg , R_gg , R_gs , R_ss рекомендованы к использованию;

- R_b , Rà, R·, R_* , R_# , RÑ не рекомендованы к использованию.

Логико-лингвистическое описание систем, нечеткие модели.

Логико-лингвистические методы описания систем основаны на том, что поведение исследуемой системы описывается на естественном (или близком к естественному) языке в терминах лингвистических переменных.

Входные и выходные параметры системы рассматриваются как лингвистические переменные, а качественное описание процесса задается совокупностью высказываний следующего вида:

L₁ : если <A₁ > то <B₁ >,

L₂ : если <A₂ > то <B₂ >,

....................

L_k : если <A_k > то <B_k >,

где <A_i>, i=1,2,..,k - составные нечеткие высказывания, определенные на значениях входных лингвистических переменных, а <B_i>, i = 1,2,..,k - высказывания, определенные на значениях выходных лингвистических переменных.

С помощью правил преобразования дизъюнктивной и конъюнктивной формы описание системы можно привести к виду:

L₁ : если <A₁ > то <B₁ >,

L₂ : если <A₂ > то <B₂ >,

....................

L_k : если <A_k > то <B_k >,

где A₁,A₂,..,A_k - нечеткие множества, заданные на декартовом произведении X универсальных множеств входных лингвистических переменных, а B₁, B₂, .., B_k - нечеткие множества, заданные на декартовом произведении Y универсальных множеств выходных лингвистических переменных.

Совокупность импликаций {L₁, L₂, ..., L_k} отражает функциональную взаимосвязь входных и выходных переменных и является основой построения нечеткого отношения XRY, заданного на произведении X´Y универсальных множеств входных и выходных переменных. Если на множестве X задано нечеткое множество A, то композиционное правило вывода B = A·R определяет на Y нечеткое множество B с функцией принадлежности

m_B(y) =

(m_A(x) Lm_R(x,y))

Таким образом, композиционное правило вывода в этом случае задает закон функционирования нечеткой модели системы.

Рассмотрим широко цитируемый пример решения задачи нечеткого логического управления: построение модели управления паровым котлом.

Модель управления паровым котлом

Прототипом модели послужил паровой двигатель (лабораторный) с двумя входами (подача тепла, открытие дросселя) и двумя выходами (давление в котле, скорость двигателя).

Цель управления: поддержание заданного давления в котле (зависит от подачи тепла) и заданной скорости двигателя (зависит от открытия дросселя). В соответствии с этим, схема системы управления двигателем выглядит следующим образом:

Рассмотрим одну часть задачи - управление давлением.

Входные лингвистические переменные:

РЕ - отклонение давления (разность между текущим и заданным значениями);

СРЕ - скорость изменения отклонения давления.

Выходная лингвистическая переменная:

НС - изменение количества тепла.

Значения лингвистических переменных:

NB - отрицательное большое;

NM- отрицательное среднее;

NS- отрицательное малое;

NO- отрицательное близкое к нулю;

ZO- близкое к нулю;

PO - положительное близкое к нулю;

PS - положительное малое;

PM - положительное среднее;

PB - положительное большое.

Управляющие правила (15 правил), связывающие лингвистические значения входных и выходных переменных, имеют вид: "Если отклонение давления = А_i и, если скорость отклонения давления = В_i , то изменение количества подаваемого тепла равно С_i", где А_i, В_i ,С_i - перечисленные выше лингвистические значения.

Полный набор правил задавался таблицей:

╬	Отклонение давления РЕ	Скорость изменения отклонения давления СРЕ	Изменение количестваподаваемого тепла НС
1	NB	NB или NM	PB
2	NB или NM	NS	PM
3	NS	PS или NO	PM
4	NO	PB или PM	PM
5	NO	NB или NM	NM
6	PO или ZO	NO	NO
7	PO	NB или NM	PM
8	PO	PB или PM	NM
9	PS	PS или NO	NM
10	PB или PM	NS	NM
11	PB	NB или NM	NB
12	NO	PS	PS
13	NO	NS	NS
14	PO	PS	PS
15	PO	PS	NS

Лингвистические значения отклонений задавались нечеткими подмножествами на шкалах X, Y, Z следующей таблицей:

-6	-5	-4	-3	-2	-1	0	+1	+2	+3	+4	+5	+6
PB	0,3	0,7	1
PM	0,3	0,7	1	0,7	0,3
PS	0,3	0,7	1	0,7	0,3
PO	0,3	1	0,7	0,3
NO	0,3	0,7	1	0,3
NS	0,3	0,7	1	0,7	0,3
NM	0,3	0,7	1	0,7	0,3
NB	1	0,7	0,3

То есть области значений входных переменных PE, CPE и выходной переменной НС представлялись 13 точками [-6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6], равномерно расположенными между максимальными отрицательными и положительными значениями этих переменных.