Північно-Кавказький державний технологічний університет
факультет електронної техніки
кафедра промислової електроніки
Реферат
на тему:
Нечітко-логічні моделі і алгоритми
Склав: Бекузаров І.
Перевірив: проф. Дедегкаев А.Г.
Владикавказ
2001
Зміст
Введення. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
1.
Загальні положення. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
1.1. Постановка завдання. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
1.2. Fuzzy thinking. Системи, засновані на принципах. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
2.
Базові поняття нечіткої логіки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13
3.
Загальна структура пристроїв нечіткого логіки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
21
3.1. Мікроконтролер нечіткої логіки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
21
3.2. Процесор нечіткої логіки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
22
В«Якщо в руках вдумливого людини є лише молоток, то весь світ представляється йому складається з цвяхів ... В»
Лофті Заде , творець теорії нечітких множин
Введення
Для опису невизначеностей в задачах автоматичного управління використовуються три методи:
В· імовірнісний (стохастичний);
В· використання нечіткої логіки (fuzzy logic);
В· хаотичні системи.
Більш докладно зупинимося на другому пункті.
Вперше термін нечітка логіка (fuzzy logic) був введений амерканскім професором не те іранського, не то азербайджанського походження (в різних джерелах вказується по-різному) Лотфі Заде в 1965 році в роботі "Нечіткі безлічі "в журналі" Інформатика та управління ".
Підставою для створення нової теорії послужила суперечка професора зі своїм іншому про те, чия з дружин привабливіше. До єдиної думки вони, природно, :) так і не прийшли. Це змусило Заде сформувати концепцію, яка виражає нечіткі поняття типу "привабливість" в числовій формі.
Очевидною областю впровадження алгоритмів нечіткої логіки є всілякі експертні системи, у тому числі:
В· нелінійний контроль за процесами (виробництво);
В· самонавчальні системи (або класифікатори), дослідження ризикових і критичних ситуацій;
В· розпізнавання образів;
В· фінансовий аналіз (ринки цінних паперів);
В· дослідження даних (корпоративні сховища);
В· вдосконалення стратегій керування і координації дій, наприклад складне промислове виробництво.
У Японії цей напрямок переживає справжній бум. Тут функціонує спеціально створена лабораторія Laboratory for International Fuzzy Engineering Research (LIFE). Програмою цієї організації є створення більш близьких людині обчислювальних устройств.LIFE об'єднує 48 компаній у числі яких знаходяться: Hitachi, Mitsubishi, NEC, Sharp, Sony, Honda, Mazda, Toyota. З зарубіжних (не Японських) участніковLIFEможно виділити: IBM, Fuji Xerox, а також до діяльності LIFE проявляє інтерес NASA.
Міць і інтуїтивна простота нечіткої логіки як методології вирішення проблем гарантує її успішне використання у вбудованих системах контролю і аналізу інформації. При цьому відбувається підключення людської інтуїції і досвіду оператора.
На відміну від традиційної математики, що вимагає на кожному кроці моделювання точних і однозначних формулювань закономірностей, нечітка логіка пропонує зовсім інший рівень мислення, завдяки якому творчий процес моделювання відбувається на найвищому рівні абстракції, при якому постулюється лише мінімальний набір закономірностей.
Нечіткі числа, одержувані в результаті "не цілком точних вимірів", багато в чому аналогічні розподілам теорії ймовірностей, але вільні від властивих останнім недоліків: мала кількість придатних до аналізу функцій розподілу, необхідність їхньої примусової нормалізації, дотримання вимог адитивності, труднощі обгрунтування адекватності математичної абстракції для опису поведінки фактичних величин. У межі, при зростанні точності, нечітка логіка приходить до стандартної, Булевой. За порівнянні з імовірнісним методом, нечіткий метод дозволяє різко скоротити обсяг вироблених обчислень, що, в свою чергу, призводить до збільшення швидкодії нечітких систем.
Недоліками нечітких систем є:
В· відсутність стандартної методики конструювання нечітких систем;
В· неможливість математичного аналізу нечітких систем існуючими методами;
В· застосування нечіткого підходу порівняно з імовірнісним НЕ призводить до підвищення точності обчислень.
1. Загальні положення.
Нечітка логіка є одним з найбільш перспективних напрямків сучасної теорії управління. У світі щорічно виходять сотні книжок і десятки спеціалізованих журналів, присвячених, як теорії нечіткої логіки, так і питань її застосування, випускаються спеціальні нечіткі контролери та мікрочіпи. Розроблено безліч програмних пакетів, що дозволяють реалізовувати нечіткі алгоритми.
В основі нечіткої логіки лежить теорія нечітких множин, де функція приналежності елемента множини не бінарний (так/ні), а може набувати будь значення в діапазоні 0-1. Це дає можливість визначати поняття, нечіткі по самою своєю природою: "хороший", "високий", "Слабкий" і т.д. Нечітка логіка дозволяє виконувати над такими величинами весь спектр логічних операцій: об'єднання, перетин, заперечення та ін Нечітка логіка дає можливість будувати бази знань та експертні системи нового покоління, здатні зберігати і обробляти неточну інформацію.
Інша область застосування нечіткої логіки - електронні системи різного призначення, від систем оцінки глобального забруднення атмосфери і передбачення землетрусів до АСУ заводських цехів і технологічних процесів.
У порівнянні з традиційними методами аналізу і імовірнісним підходом методи нечіткого управління дозволяють швидко робити аналіз задачі і отримувати результати з високою точністю. Характерними рисами алгоритмів вирішення завдань методами нечіткої логіки є наявність деякого набору тверджень (правил), кожне правило складається з сукупностей подій (Умов) і результатів (висновків).
Після постановки задачі в термінах правил, що складаються з умов і висновків, проводиться їх обробка за спеціальними алгоритмами. Ід...
