模糊系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

選課序號(hào)：06大連海事大學(xué)

智能信息處理課程實(shí)驗(yàn)報(bào)告

（2011-2012學(xué)年第一學(xué)期）

實(shí)驗(yàn)三模糊運(yùn)算及模糊推理系統(tǒng)班級(jí)：09智能一班 學(xué)號(hào)： 名： 指導(dǎo)教師： 成績(jī)： 2011年月日目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"實(shí)驗(yàn)?zāi)康?3\o"CurrentDocument"實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 3\o"CurrentDocument"實(shí)驗(yàn)要求 3\o"CurrentDocument"實(shí)驗(yàn)步驟 3\o"CurrentDocument"5 總結(jié)與體會(huì) 3\o"CurrentDocument"5.1 實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題及其解決方案 10\o"CurrentDocument"5.2 總結(jié) 10\o"CurrentDocument"5.3 體會(huì) 10實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 熟悉和掌握模糊運(yùn)算及模糊推理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)技術(shù)。2、 掌握MatLab模糊邏輯工具箱的使用；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1）選定一個(gè)合適的應(yīng)用，設(shè)計(jì)一個(gè)模糊系統(tǒng)解決該問(wèn)題。2）對(duì)比分析各種采用各種隸屬度函數(shù)、模糊化和反模糊化方法，所設(shè)計(jì)的模糊系統(tǒng)性能如何。實(shí)驗(yàn)要求1）可以用MATLAB實(shí)現(xiàn)或者基于現(xiàn)有的模糊控制系統(tǒng)開(kāi)源框架或代碼用JAVA實(shí)現(xiàn)；2）可參考網(wǎng)絡(luò)資源，但不能照搬照抄，一定要有自己的改造和創(chuàng)新。實(shí)驗(yàn)步驟1）選定一個(gè)合適的應(yīng)用，設(shè)計(jì)一個(gè)模糊系統(tǒng)解決該問(wèn)題。例如模糊控制洗衣機(jī)。由于自己有過(guò)在必勝客做兼職的經(jīng)歷，所以本次實(shí)驗(yàn)，我想設(shè)計(jì)一個(gè)模糊估計(jì)客人等待上餐時(shí)間多少的一個(gè)模糊系統(tǒng)，用matlab實(shí)現(xiàn)。4.1信息設(shè)計(jì)此系統(tǒng)我設(shè)計(jì)了三個(gè)輸入，即客人數(shù)量，內(nèi)場(chǎng)工作人員數(shù)量，外場(chǎng)工作人員數(shù)量。其中，客人數(shù)量規(guī)定0—60人為少，60—115為中等，115—160為多；內(nèi)場(chǎng)工作人員數(shù)量規(guī)定0—8為少，8—14為中等，14—20為多；外場(chǎng)工作人員數(shù)量規(guī)定0—8為少，8—14為中等，14—20為多。一個(gè)輸出變量，即客人等候時(shí)間，規(guī)定，0—11分鐘為等候時(shí)間短，11—15分鐘為等候時(shí)間較短，15—22分鐘為等候時(shí)間正好，22—35分鐘為等候時(shí)間較長(zhǎng)，35—60分鐘為等候時(shí)間長(zhǎng)。4.2設(shè)計(jì)的模糊規(guī)則如下：1.If（外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量少）and（客人數(shù)量is客人數(shù)量少）and（內(nèi)場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is內(nèi)場(chǎng)工作人員數(shù)量少）then（客人等候時(shí)間is等待時(shí)間正好）2.If（外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量中等）and（客人數(shù)量is客人數(shù)量少）and（內(nèi)場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is內(nèi)場(chǎng)工作人員數(shù)量少）then（客人等候時(shí)間is等待時(shí)間比較短）If（外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量高）and客人數(shù)量is客人數(shù)量少）and（內(nèi)場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is內(nèi)場(chǎng)工作人員數(shù)量少）then（客人等候時(shí)間is等待時(shí)間比較短）If（外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量少）and（客人數(shù)量is客人數(shù)量中等）and（內(nèi)場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is內(nèi)場(chǎng)工作人員數(shù)量少）then（客人等候時(shí)間is等待時(shí)間較長(zhǎng)）If（外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量中等）and（客人數(shù)量is客人數(shù)量中等）and（內(nèi)場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is內(nèi)場(chǎng)工作人員數(shù)量少）then（客人等候時(shí)間is等待時(shí)間較長(zhǎng)）If（外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量高）and（客人數(shù)量is客人數(shù)量中等）and（內(nèi)場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is內(nèi)場(chǎng)工作人員數(shù)量少）then（客人等候時(shí)間is等待時(shí)間較長(zhǎng)）If（外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量少）and（客人數(shù)量is客人數(shù)量中等）and（內(nèi)場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is內(nèi)場(chǎng)工作人員數(shù)量中等）then（客人等候時(shí)間is等待時(shí)間較長(zhǎng)）&If外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量中等）and客人數(shù)量is客人數(shù)量中等）and（內(nèi)場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is內(nèi)場(chǎng)工作人員數(shù)量中等）then（客人等候時(shí)間is等待時(shí)間正好）9.If外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量高）and客人數(shù)量is客人數(shù)量中等）and（內(nèi)場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is內(nèi)場(chǎng)工作人員數(shù)量中等）then（客人等候時(shí)間is等待時(shí)間比較短）10.If（外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量少）and（客人數(shù)量is客人數(shù)量多）and（內(nèi)場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is內(nèi)場(chǎng)工作人員數(shù)量少）then（客人等候時(shí)間is等待時(shí)間長(zhǎng)）If（外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量少）and客人數(shù)量is客人數(shù)量多）and（內(nèi)場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is內(nèi)場(chǎng)工作人員數(shù)量中等）then（客人等候時(shí)間is等待時(shí)間較長(zhǎng)）If（外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量少）and客人數(shù)量is客人數(shù)量多）and（內(nèi)場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is內(nèi)場(chǎng)工作人員數(shù)量高）then（客人等候時(shí)間is等待時(shí)間較長(zhǎng)）If（外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量中等）and（客人數(shù)量is客人數(shù)量多）and（內(nèi)場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is內(nèi)場(chǎng)工作人員數(shù)量高）then（客人等候時(shí)間is等待時(shí)間正好）14.If（外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量高）and（客人數(shù)量is客人數(shù)量多）and（內(nèi)場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is內(nèi)場(chǎng)工作人員數(shù)量高）then（客人等候時(shí)間is等待時(shí)間比較短）If（外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量少）and客人數(shù)量is客人數(shù)量少）and（內(nèi)場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is內(nèi)場(chǎng)工作人員數(shù)量中等）then（客人等候時(shí)間is等待時(shí)間正好）If（外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量中等）and（客人數(shù)量is客人數(shù)量少）and（內(nèi)場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is內(nèi)場(chǎng)工作人員數(shù)量中等）then（客人等候時(shí)間is等待時(shí)間比較短）If（外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量高）and客人數(shù)量is客人數(shù)量少）and（內(nèi)場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is內(nèi)場(chǎng)工作人員數(shù)量中等）then（客人等候時(shí)間is等待時(shí)間短）If（外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量少）and客人數(shù)量is客人數(shù)量少）and（內(nèi)場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is內(nèi)場(chǎng)工作人員數(shù)量高）then（客人等候時(shí)間is等待時(shí)間比較短）If（外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量中等）and（客人數(shù)量is客人數(shù)量少）and（內(nèi)場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is內(nèi)場(chǎng)工作人員數(shù)量高）then（客人等候時(shí)間is等待時(shí)間短）If（外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量高）and客人數(shù)量is客人數(shù)量少）and（內(nèi)場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is內(nèi)場(chǎng)工作人員數(shù)量高）then（客人等候時(shí)間is等待時(shí)間短）If（外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量少）and（客人數(shù)量is客人數(shù)量中等）and（內(nèi)場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is內(nèi)場(chǎng)工作人員數(shù)量高）then（客人等候時(shí)間is等待時(shí)間長(zhǎng)）If（外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量中等）and（客人數(shù)量is客人數(shù)量中等）and（內(nèi)場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is內(nèi)場(chǎng)工作人員數(shù)量高）then（客人等候時(shí)間is等待時(shí)間正好）If（外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量高）and（客人數(shù)量is客人數(shù)量中等）and（內(nèi)場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is內(nèi)場(chǎng)工作人員數(shù)量高）then（客人等候時(shí)間is等待時(shí)間短）If（外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量中等）and（客人數(shù)量is客人數(shù)量多）and（內(nèi)場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is內(nèi)場(chǎng)工作人員數(shù)量中等）then（客人等候時(shí)間is等待時(shí)間較長(zhǎng)）25.If外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量中等）and客人數(shù)量is客人數(shù)量多）and內(nèi)場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is內(nèi)場(chǎng)工作人員數(shù)量少）then（客人等候時(shí)間is等待時(shí)間長(zhǎng)）If（外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量高）and客人數(shù)量is客人數(shù)量多）and（內(nèi)場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is內(nèi)場(chǎng)工作人員數(shù)量中等）then（客人等候時(shí)間is等待時(shí)間較長(zhǎng)）If（外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量高）and客人數(shù)量is客人數(shù)量多）and（內(nèi)場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量is內(nèi)場(chǎng)工作人員數(shù)量少）then（客人等候時(shí)間is等待時(shí)間長(zhǎng)）4.3制作流程如下截圖：4?3?1三個(gè)輸入的設(shè)計(jì)：以上三個(gè)截圖是對(duì)三個(gè)輸入，即客人數(shù)量，內(nèi)場(chǎng)工作人員數(shù)量，外場(chǎng)工作人員數(shù)量。其中，客人數(shù)量規(guī)定0—60人為少，60—115為中等，115—160為多；內(nèi)場(chǎng)工作人員數(shù)量規(guī)定0—8為少，8—14為中等，14—20為多；外場(chǎng)工作人員數(shù)量規(guī)定0—8為少，8—14為中等，14

—20為多的設(shè)計(jì)。4.3.3輸出變量的設(shè)定輸出變量，客人等候時(shí)間，規(guī)定，0—11分鐘為等候時(shí)間短，11—15分鐘為等候時(shí)間較短，15—22分鐘為等候時(shí)間正好，22—35分鐘為等候時(shí)間較長(zhǎng)，35—60分鐘為等候時(shí)間長(zhǎng)。4.3.2規(guī)則的設(shè)計(jì)4.3.3模糊系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu):4.4程序執(zhí)行：方法一：如圖，直接動(dòng)態(tài)執(zhí)行:Fi?LdiL窗0 Olsons有圖可知，當(dāng)外場(chǎng)上班服務(wù)員為10人，客人數(shù)量為80人，內(nèi)場(chǎng)上班工作人員為10人KljiMtin152QPtai |iQ|MIT|right| |呼uper^dtyslEHirnc4'uiufinrdie2.27rutsFi?LdiL窗0 Olsons有圖可知，當(dāng)外場(chǎng)上班服務(wù)員為10人，客人數(shù)量為80人，內(nèi)場(chǎng)上班工作人員為10人KljiMtin152QPtai |iQ|MIT|right| |呼uper^dtyslEHirnc4'uiufinrdie2.27rutsne<p | ClwIK9MHAIQT101筈人百碼科何-Ygiifc15IS坯QiKljiMtYgiifcI5IS-■￥辭MSI ■工仙述 砂諭-時(shí)，客人需等待28.7分鐘，即等待時(shí)間較長(zhǎng)。方法二：MATLAB語(yǔ)句執(zhí)行：a=readfis('mohusuanfahe');b=evalfis([421212],a);輸出為：18.8227即客人等待18分鐘。即等待時(shí)間正好。4?5具體的實(shí)現(xiàn)代碼：[System]Name二'mohusuanfahehehe'Type二'mamdani'Version=2.0NumInputs=3NumOutputs=1NumRules=27AndMethod二'min'OrMethod二'max'ImpMethod二'min'AggMethod二'max'DefuzzMethod二'centroid'[Inputl]Name='外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量'Range二[020]NumMFs=3MF1='外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量少':'trimf',[0.07936507936507915.699.66]MF2='外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量中等'：'trimf',[5.9518888888888910.868888888888915.1688888888889]MF3='外場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量高'：'trimf',[12.717.619.8677248677249][Input2]Name二'客人數(shù)量'Range=[0160]NumMFs=3MF1='客人數(shù)量少'：'trimf',[0.74140.423280423280480.6]MF2='客人數(shù)量中等'：'trimf',[38.320634920634990.8206349206349137.920634920635]MF3='客人數(shù)量多'：'trimf',[99.6825396825397126159][Input3]Name二'內(nèi)場(chǎng)上班服務(wù)員數(shù)量'Range=[020]NumMFs=3MF1='內(nèi)場(chǎng)工作人員數(shù)量少'：'trimf',[0.1452201058201084.625820105820119.65582010582011]MF2='內(nèi)場(chǎng)工作人員數(shù)量中等':'trimf',[6.6911.190476190476215.5]MF3='內(nèi)場(chǎng)工作人員數(shù)量高'：'trimf',[12.407407407407416.220][Output1]Name二'客人等候時(shí)間'Range=[060]NumMFs=5MF1='等待時(shí)間短'：'trimf',[0.2858.4920634920634916.3]MF2='等待時(shí)間正好'：'trimf',[10.882539682539716.382539682539723.5714285714286]MF3='等待時(shí)間長(zhǎng)’：’trimf',[30.443.659.7619047619048]MF4='等待時(shí)間比較短'：'trimf',[8.8113.412698412698418.6]MF5='等待時(shí)間較長(zhǎng)'：'trimf',[19.467777777777830.067777777777837.9677777777778][Rules]TOC\o"1-5"\h\z1 1, 2 (1) ： 11 1, 4 (1) ： 11 1, 4 (1) ： 12 1, 5 (1) ： 12 1, 5 (1) ： 12 1, 5 (1) ： 12 2, 5 (1) ： 12 2, 2 (1) ： 12 2, 4 (1) ： 13 1, 3 (1) ： 11 1, 2 (1) ： 13 3, 5 (1) ： 133,2(1):133,4(1):112,2(1):112,4(1):112,1(1):113,4(1):113,1(1):113,1(1):132,5(1):123,2(1):123,1(1):132,5(1):131,3(1):132,5(1):131,3(1):12)對(duì)比分析各種采用各種隸屬度函數(shù)、模糊化和反模糊化方法，所設(shè)計(jì)的模糊系統(tǒng)性能如何。模糊統(tǒng)計(jì)法：模糊統(tǒng)計(jì)法的基本思想是對(duì)論域U上的一個(gè)確定元素vo是否屬于論域上的一個(gè)可變動(dòng)的清晰集合A3作出清晰的判斷。對(duì)于不同的試驗(yàn)者，清晰集合A3可以有不同的邊界，但它們都對(duì)應(yīng)于同一個(gè)模糊集A。模糊統(tǒng)計(jì)法的計(jì)算步驟是:在每次統(tǒng)計(jì)中，vo是固定的,A3的值是可變的，作n次試驗(yàn)，其模糊統(tǒng)計(jì)可按下式進(jìn)行計(jì)算 v0對(duì)A的隸屬頻率=v0GA的次數(shù)/試驗(yàn)總次數(shù)n 隨著n的增大，隸屬頻率也會(huì)趨向穩(wěn)定,這個(gè)穩(wěn)定值就是vo對(duì)A的隸屬度值。這種方法較直觀地反映了模糊概念中的隸屬程度，但其計(jì)算量相當(dāng)大。例證法： 例證法的主要思想是從已知有限個(gè)yA的值，來(lái)估計(jì)論域U上的模糊子集A的隸屬函數(shù)。如論域U代表全體人類,A是“高個(gè)子的人”。顯然A是一個(gè)模糊子集。為了確定卩A,先確定一個(gè)高度值h，然后選定幾個(gè)語(yǔ)言真值(即一句話的真實(shí)程度)中的一個(gè)來(lái)回答某人是否算“高個(gè)子”。如語(yǔ)言真值可分為“真的”、“大致真的”、“似真似假”、“大致假的”和“假的”五種情況，并且分別用數(shù)字1、0.75、0.5、0.25、0來(lái)表示這些語(yǔ)言真值。對(duì)n個(gè)不同高度hl、h2、…、hn都作同樣的詢問(wèn)，即可以得到A的隸屬度函數(shù)的離散表示。專家經(jīng)驗(yàn)法： 專家經(jīng)驗(yàn)法是根據(jù)專家的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)給出模糊信息的處理算式或相應(yīng)權(quán)系數(shù)值來(lái)確定隸屬函數(shù)的一種方法。在許多情況下，經(jīng)常是初步確定粗略的隸屬函數(shù)，然后再通過(guò)“學(xué)習(xí)”和實(shí)踐檢驗(yàn)逐步修改和完善，而實(shí)際效果正是檢驗(yàn)和調(diào)