Система нечеткого вывода — это ключевой элемент системы нечеткой логики, основной задачей которой является принятие решений. Он использует правила «ЕСЛИ… ТОГДА» вместе с соединителями «ИЛИ» или «И» для рисования основных правил принятия решений.
Характеристики системы нечеткого вывода
Ниже приведены некоторые характеристики FIS —
-
Выходной сигнал FIS всегда является нечетким множеством независимо от его входного значения, которое может быть нечетким или четким.
-
Необходимо иметь нечеткий выход, когда он используется в качестве контроллера.
-
В FIS будет модуль дефаззификации для преобразования нечетких переменных в четкие.
Выходной сигнал FIS всегда является нечетким множеством независимо от его входного значения, которое может быть нечетким или четким.
Необходимо иметь нечеткий выход, когда он используется в качестве контроллера.
В FIS будет модуль дефаззификации для преобразования нечетких переменных в четкие.
Функциональные блоки ФИС
Следующие пять функциональных блоков помогут вам понять структуру FIS —
-
База правил — содержит нечеткие правила IF-THEN.
-
База данных — определяет функции принадлежности нечетких множеств, используемых в нечетких правилах.
-
Блок принятия решений — выполняет операции по правилам.
-
Блок интерфейса фаззификации — преобразует четкие величины в нечеткие.
-
Интерфейсный модуль дефаззификации — преобразует нечеткие величины в четкие. Ниже приведена блок-схема системы нечетких помех.
База правил — содержит нечеткие правила IF-THEN.
База данных — определяет функции принадлежности нечетких множеств, используемых в нечетких правилах.
Блок принятия решений — выполняет операции по правилам.
Блок интерфейса фаззификации — преобразует четкие величины в нечеткие.
Интерфейсный модуль дефаззификации — преобразует нечеткие величины в четкие. Ниже приведена блок-схема системы нечетких помех.
Работа ФИС
Работа FIS состоит из следующих этапов:
-
Блок фаззификации поддерживает применение многочисленных методов фаззификации и преобразует четкие входные данные в нечеткие входные данные.
-
База знаний — коллекция базы правил и базы данных формируется после преобразования четкого ввода в нечеткий ввод.
-
Нечеткий вход блока дефаззификации, наконец, преобразуется в четкий вывод.
Блок фаззификации поддерживает применение многочисленных методов фаззификации и преобразует четкие входные данные в нечеткие входные данные.
База знаний — коллекция базы правил и базы данных формируется после преобразования четкого ввода в нечеткий ввод.
Нечеткий вход блока дефаззификации, наконец, преобразуется в четкий вывод.
Методы FIS
Давайте теперь обсудим различные методы FIS. Ниже приведены два важных метода FIS, которые имеют разное следствие нечетких правил:
- Система нечеткого вывода Мамдани
- Нечеткая модель Такаги-Сугено (метод TS)
Система нечеткого вывода Мамдани
Эта система была предложена в 1975 году Эбхасимом Мамдани. По сути, предполагалось управлять комбинацией парового двигателя и котла путем синтеза набора нечетких правил, полученных от людей, работающих в системе.
Шаги для вычисления выхода
Следующие шаги должны быть выполнены для расчета выходных данных от этой FIS —
-
Шаг 1 — На этом шаге необходимо определить набор нечетких правил.
-
Шаг 2 — На этом шаге, используя входную функцию членства, ввод будет нечетким.
-
Шаг 3 — Теперь установите силу правила путем объединения нечетких входных данных в соответствии с нечеткими правилами.
-
Шаг 4 — На этом шаге определите последовательность правила, объединив силу правила и выходную функцию принадлежности.
-
Шаг 5 — Для получения выходного распределения объедините все последующие.
-
Шаг 6 — Наконец, получается дефаззифицированное выходное распределение.
Шаг 1 — На этом шаге необходимо определить набор нечетких правил.
Шаг 2 — На этом шаге, используя входную функцию членства, ввод будет нечетким.
Шаг 3 — Теперь установите силу правила путем объединения нечетких входных данных в соответствии с нечеткими правилами.
Шаг 4 — На этом шаге определите последовательность правила, объединив силу правила и выходную функцию принадлежности.
Шаг 5 — Для получения выходного распределения объедините все последующие.
Шаг 6 — Наконец, получается дефаззифицированное выходное распределение.
Ниже приведена блок-схема нечеткой интерфейсной системы Мамдани.
Нечеткая модель Такаги-Сугено (метод TS)
Эта модель была предложена Такаги, Сугено и Кангом в 1985 году. Формат этого правила представлен как —
ЕСЛИ х — это А, а у — В, то Z = f (x, y)
Здесь AB — нечеткие множества в прошлых периодах, а z = f (x, y) — четкая функция в последующем.
Процесс нечеткого вывода
Процесс нечеткого вывода по нечеткой модели Такаги-Сугено (метод TS) работает следующим образом:
-
Шаг 1: фаззификация входов — здесь входы системы сделаны нечеткими.
-
Шаг 2: Применение нечеткого оператора — на этом шаге должны быть применены нечеткие операторы для получения выходных данных.
Шаг 1: фаззификация входов — здесь входы системы сделаны нечеткими.
Шаг 2: Применение нечеткого оператора — на этом шаге должны быть применены нечеткие операторы для получения выходных данных.
Формат правила формы Sugeno
Формат правила формы Sugeno определяется как —
если 7 = x и 9 = y, то результат равен z = ax + by + c
Сравнение двух методов
Давайте теперь поймем сравнение между системой Мамдани и моделью Сугено.
Функция выходного членства . Основное различие между ними заключается в функции выходного членства. Выходные функции принадлежности Sugeno являются либо линейными, либо постоянными.
Процедура агрегации и дефаззификации . Разница между ними также заключается в нечетких правилах и в связи с тем же процессом их агрегации и дефаззификации.
Математические правила. Для правила Сугено существует больше математических правил, чем для правила Мамдани.
Регулируемые параметры — Контроллер Sugeno имеет больше настраиваемых параметров, чем контроллер Mamdani.