模糊邏輯方法

1、6 模糊邏輯方法,6.1 引言 6.2 模糊理論簡(jiǎn)介 6.3 基于模糊邏輯數(shù)據(jù)融合的一般過程 6.4 模糊融合應(yīng)用,2,6.1 引言模糊概念的引出,數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)是一個(gè)龐大的信息處理系統(tǒng)，它匯集了各種信息，以取得對(duì)觀察對(duì)象更加精確的估計(jì)和更加確定的推理。其中的各類信息除具有較強(qiáng)的實(shí)時(shí)性、多源性和分布性外，另一個(gè)顯著的特性就是不確定性或稱為模糊性。 在很多問題中，如人的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的表述，人的思維和控制作用具有不同于隨機(jī)性的不確定性，即模糊性。為了尋找一種處理模糊信息的工具，一種描述和加工模糊信息的數(shù)學(xué)方法模糊數(shù)學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。,3,引入模糊概念的作用,1965年，控制論專家L.A.Zadeh提出了模糊

2、子集概念，給出了其定量表示法，用來描述模糊性的現(xiàn)象和事物。它量化一個(gè)概念或?qū)傩詢?nèi)在不精確性的程度。而概率論是量化一個(gè)精確的概念或?qū)傩圆恢赖某潭取?隨著模糊邏輯和可能性理論的提出和深入研究，它們?cè)诓淮_定性推理和多傳感器信息融合中顯示出越來越強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。,4,6.2 模糊理論簡(jiǎn)介模糊理論,利用“隸屬函數(shù)”(Membership Function)值來描述一個(gè)概念的特質(zhì)，亦即使用0與1之間的數(shù)值來表示一個(gè)元素屬于某一概念的程度，這個(gè)值稱為該元素對(duì)集合的隸屬度(Membership grade)。 當(dāng)隸屬度為1或0時(shí)便如同傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)中的“對(duì)”與“錯(cuò)”，當(dāng)介于兩者之問便屬于對(duì)與錯(cuò)之間的灰色地帶。,5,

3、傳統(tǒng)集合、模糊集合,傳統(tǒng)集合是以二值邏輯(Binary Logic)為基礎(chǔ)的方式來描述事物，元素x和集合A的關(guān)系只能是A或A，是一種非此即彼的概念。以特征函數(shù)表示為：,模糊集合則是指在界限或邊界不分明且具有特定事物的集合，以建立隸屬函數(shù)(Membership Function)來表示模糊集合，也就是一種“亦此亦彼”的概念。,6,隸屬函數(shù),假設(shè)論域 U = x1, x2, , xn，論域 U 的模糊集合用 表示。 為模糊集合的隸屬函數(shù)(Membership Function)。 表示模糊集合 中xi 的隸屬程度(Degree of Membership)。,7,模糊集合表示法,論域U為有限集合：

4、,論域U為無限集合或有限連續(xù)：,一般的表示方法：,8,模糊集合運(yùn)算,并集,交集,補(bǔ)集,9,典型的隸屬函數(shù)(三角形),10,典型的隸屬函數(shù)(梯形),11,典型的隸屬函數(shù)(鐘形),12,典型的隸屬函數(shù)(不規(guī)則),13,模糊理論系統(tǒng)化模型,模糊化,解模糊化,輸入,處理,輸出,明確數(shù)值,模糊數(shù)值 或語義值,14,解模糊化重心法,重心解模糊化方法(Center of Gravity Defuzzification) 是最常用，也是較為合理的方法，它是在求推論結(jié)果陰影面積的重心。,15,解模糊化重心法實(shí)例,若有一離散型模數(shù)如下所示： =/10, 0.33/20, 0.67/30, 1/40, 1/50,

5、0.75/60, 0.25/80, 0/90 試求該模糊數(shù)之解模糊化后重心值y *。,16,6.3 基于模糊邏輯數(shù)據(jù)融合的一般過程,17,6.4 模糊融合應(yīng)用智能洗衣機(jī),傳統(tǒng)洗衣機(jī)的使用依賴于人們對(duì)被洗滌衣物的重量、質(zhì)地、臟污程度和臟污性質(zhì)的判斷，并據(jù)此來確定洗滌時(shí)間和洗滌方式。如果經(jīng)驗(yàn)不足不能掌握其正確的操作方法，就可能造成浪費(fèi)。 基于模糊控制技術(shù)的智能洗衣機(jī)能夠完成除開啟電源、放取衣物之外的全部功能，并保證高質(zhì)量的洗滌效果。智能洗衣機(jī)的核心是單片機(jī)控制板，它具有檢測(cè)和控制功能。檢測(cè)功能是指通過一系列傳感器來檢測(cè)衣量、衣質(zhì)、臟污程度、臟污性質(zhì)等指標(biāo)；控制功能是指根據(jù)所檢測(cè)到的信息來決定洗滌水

6、位、水流方式、洗滌劑投放量和洗滌時(shí)間等。,18,智能洗衣機(jī)中的檢測(cè)技術(shù),衣質(zhì)、衣量、臟污程度、臟污性質(zhì)是模糊推理的主要對(duì)象，是設(shè)計(jì)模糊控制規(guī)則的直接依據(jù)。 衣質(zhì)、衣量檢測(cè)：,19,智能洗衣機(jī)中的檢測(cè)技術(shù)(續(xù)),臟污程度、臟污性質(zhì)檢測(cè)：,20,模糊推理和控制,21,隸屬函數(shù)確定,22,6.4 模糊融合應(yīng)用智能電飯鍋,1、概述 模糊控制電飯鍋能自動(dòng)地判定飯量、水米比等信息,，從而做出合適的控制決策，達(dá)到省時(shí)、省電的目的。 2、加熱過程分析 對(duì)于煮米飯來講, 要想煮出松軟可口的米飯, 必須掌握加熱對(duì)象電飯鍋的性質(zhì)以及詳細(xì)的加熱過程, 這樣才能夠把大米從不易溶于水的且難以消化的日淀粉轉(zhuǎn)變?yōu)橐兹苡谒忠子谙?。淀粉。?jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn), 要想達(dá)到理想的米飯效果, 應(yīng)實(shí)現(xiàn)如下的幾個(gè)烹飪過程, 如圖1所示。,23,吸水過程的模糊推理,鍋頂溫度傳感器,鍋底溫度傳感器,模 糊 推 論,室溫,溫升,吸水時(shí)間,圖2 吸水時(shí)間的模糊推論,24,吸水過程的模糊推理(續(xù)),鍋頂溫度傳感器,鍋底溫度傳感器,模 糊 推 論,室溫,溫度下降,飯量,圖3 飯量的模糊推