模糊規(guī)則模糊推理作業(yè)-北航計算智能作業(yè)

計算智能大作業(yè)要求：自己選例子建立規(guī)則，得到模糊推演結(jié)果，并結(jié)合實際例子評述模糊推理的合理性與不足之處，自己體會和見解。例子：用模糊控制實現(xiàn)水箱水溫的恒溫控制。水箱由底部的電阻性電熱元件加熱，由電動攪拌器實現(xiàn)均溫。設(shè)控制的目標(biāo)溫度為25oC，以實測溫度T與目標(biāo)溫度R之差，即誤差e=T-R，以及誤差變化率ec為輸入，以固態(tài)繼電器通電時間的變化量u（以一個控制周期內(nèi)的占空比表示，控制電加熱器的功率）為輸出。輸入語言變量選實測溫度T與目標(biāo)溫度R之差，即誤差e和誤差變化率ec，輸出語言變量選固態(tài)繼電器通電時間的變化量u，固模糊控制器為雙輸入-單輸出的基本模糊控制器。模糊推理：(1)設(shè)e的基本論域為[-5，5]oC，其語言變量E的論域為[-5，5]；ec的基本論域為[-1，1]oC/s，其語言變量EC的論域為[-5，5]；控制量u的基本論域為[-5，5]單位，其語言變量U的論域為[-5，5]。E、EC和U都選5個語言值{NB，NS，Z，PS，PB}。(2)控制規(guī)則根據(jù)實際經(jīng)驗，假設(shè)模糊控制規(guī)則如表1所示。表1：模糊控制規(guī)則EECNBNSZPSPBNBPBPBPBPSPSNSPBPSPSNSNSZPSPSZNSNSPSPSZNSNSNBPBZNSNBNBNB(3)用Matlab-Fuzzy工具箱利用Matlab的模糊工具箱解此問題，各語言值的隸屬函數(shù)基本采用三角函數(shù)，將25條模糊規(guī)則加入規(guī)則庫中。隸屬度及模糊規(guī)則顯示如圖1和圖2所示。圖1輸入e的隸屬度(ec和u的隸屬度設(shè)計與e相同)圖2模糊邏輯規(guī)則顯示(左)和模糊規(guī)則三維顯示(右)(4)測試結(jié)果輸入E輸入EC輸出U4.04(PB)-1.86(NS)-2.62(NS)5(PB)5(PB)-4.33(NB)-5(NB)5(PB)2.53(PS)5(PB)-5(NB)0.00804(Z)-5(NB)-5(NB)4.39(PB)0.0917(Z)0.0455(Z)0.00806(Z)-2.48(NS)2.5(PS)-2.51(NS)-2.48(NS)-2.32(NS)2.53(PS)2.66(PS)-2.32(NS)0.00815(Z)2.66(PS)0.0455(Z)-2.51(NS)評述與體會從測試結(jié)果看，通過模糊推理得到的輸出符合原定的規(guī)則，其輸出是比較合理的。此題中針對該種情況一共建立了25條規(guī)則，在實際中專家會將E、EC和U選為7個語言值{NB，NM，NS，Z，PS，PM，PB}，這樣就有49條規(guī)則，所得到的結(jié)果準確度會更高。可見，如果模糊規(guī)則太少，就會降低結(jié)果的精度，但規(guī)則不是越多越好，規(guī)則太多時計算量也會很大。另外，模糊推理有Mandani法和Sugeuo法等，不同的方法對推理結(jié)果也有影響，此題應(yīng)用的是Mandani法。同時，不同的解模糊的方法也會對結(jié)果產(chǎn)生影響。如所處理的事物概念本身是模糊的，一個對象是否符合這個概念難以明確確定，此時我們選用模糊推理，不但可以得到某對象是否屬于該事物，還能得到屬于該事物的程度，得到兩個模糊集合元素之間的關(guān)聯(lián)程度。模糊推理屬于不確定性推理，對于一個概念，精確是相對的，不精確是絕對的，