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)是一個龐大的信息處理系統(tǒng)，它匯集了各種信息，以取得對觀察對象更加精確的估計和更加確定的推理。其中的各類信息除具有較強的實時性、多源性和分布性外，另一個顯著的特性就是不確定性或稱為模糊性。 在很多問題中，如人的經驗和知識的表述，人的思維和控制作用具有不同于隨機性的不確定性，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)學方法模糊數(shù)學應運而生。,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。它量化一個概念或屬性內在不精確性的程度。而概率論是量化一個精確的概念或屬性不知道的程度。 隨著模糊邏輯和可能性理論的提出和深入研究，它們在不確定性推理和多傳感器信息融合中顯示出越來越強大的優(yōu)勢。,4,6.2 模糊理論簡介模糊理論,利用“隸屬函數(shù)”(Membership Function)值來描述一個概念的特質，亦即使用0與1之間的數(shù)值來表示一個元素屬于某一概念的程度，這個值稱為該元素對集合的隸屬度(Membership grade)。 當隸屬度為1或0時便如同傳統(tǒng)的數(shù)學中的“對”與“錯”，當介于兩者之問便屬于對與錯之間的灰色地帶。,5,

3、傳統(tǒng)集合、模糊集合,傳統(tǒng)集合是以二值邏輯(Binary Logic)為基礎的方式來描述事物，元素x和集合A的關系只能是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,模糊集合運算,并集,交集,補集,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，它是在求推論結果陰影面積的重心。,15,解模糊化重心法實例,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 模糊融合應用智能洗衣機,傳統(tǒng)洗衣機的使用依賴于人們對被洗滌衣物的重量、質地、臟污程度和臟污性質的判斷，并據(jù)此來確定洗滌時間和洗滌方式。如果經驗不足不能掌握其正確的操作方法，就可能造成浪費。 基于模糊控制技術的智能洗衣機能夠完成除開啟電源、放取衣物之外的全部功能，并保證高質量的洗滌效果。智能洗衣機的核心是單片機控制板，它具有檢測和控制功能。檢測功能是指通過一系列傳感器來檢測衣量、衣質、臟污程度、臟污性質等指標；控制功能是指根據(jù)所檢測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間等。,18,智能洗衣機中的檢測技術,衣質、衣量、臟污程度、臟污性質是模糊推理的主要對象，是設計模糊控制規(guī)則的直接依據(jù)。 衣質、衣量檢測：,19,智能洗衣機中的檢測技術(續(xù)),臟污程度、臟污性質檢測：,20,模糊推理和控制,21,隸屬函數(shù)確定,22,6.4 模糊融合應用智能電飯鍋,1、概述 模糊控制電飯鍋能自動地判定飯量、水米比等信息,，從而做出合適的控制決策，達到省時、省電的目的。 2、加熱過程分析 對于煮米飯來講, 要想煮出松軟可口的米飯, 必須掌握加熱對象電飯鍋的性質以及詳細的加熱過程, 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變?yōu)橐兹苡谒忠子谙?。淀粉。經過大量的實驗發(fā)現(xiàn), 要想達到理想的米飯效果, 應實現(xiàn)如下的幾個烹飪過程, 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,吸水時間,圖2 吸水時間的模糊推論,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