1626434812-e667f6b6e7e69d3a0798830a58e9075b (844135), страница 51
Текст из файла (страница 51)
9.14. Нечеткое подмножество "средняя", опредеяенное на множестве значений скорости вращения вентияятора. О,ю с200 нлню>600 м-200 —, 200 В м < 400 ер д (О* 600- ю . 400 в ~' в 600 Рис. 9.15. Нечеткое подла~ожество "высокая", опредеденпое на множестве значений скорости вращения вентилятора. О, м<400 ч — 400 Ж= 200,400~ <б00 1, ч>600 Рассмотрим теперь, как нечеткая экспертная система определяет скорость вращения вентилятора в зависимости от температуры воздуха в комнате.
Пусть эта температура равна 22'С. Сначала экспертной системе надо определить истинность левых частей правил вывода при подстановке в них текущего значения температуры. Для этого она должна найти степень вхождения 1 = 22'С в каждое из указанных слева нечетких подмножеств. В левых частях правил указаны три подмножества, заданных на интервале значений температуры: высокая, низкая и средняя. Степень вхождения находим, вычисляя значение функций принадлежности каждого из подмножеств отг= 22'С: гбб Базы данных.
Интеллектуальная обработка информации т „„(22) = 0.2; т, (22) = 0.3; т„„(22) = О. Значения истинности левой части каждого правила используются для модификации нечеткого множества, указанного в его правой части. Модификацию будем производить описанным выше методом "произвсдения" (сопе!а6оп ргодцс1 епсойпд). На рис. 9.1б изображено, как трансформируются находящиеся в правых частях правил нечеткие подмножества высокая, средняя и низкая.
1000 ю а6~маи ~е„, Щ ! л~„„г"фг ® 0.8 = 400 600 1000 к Ф6/мин ~ т„~г~г ! 1 в' 0.2 = 1'. об/мин Рис. 9.16. Модификация нечетких подыножеств„оггредеяенных на интервале изменения скорости врагцения вентияятора, Далее нечеткой экспертной системе необходимо обобщить результаты действия всех правил вывода, то есть произвести суперпозицию полученных нечетких множеств. Воспользуемся для этого методом "Мах СогпЫпа1гоп" (см. рис.
9.б). Результат объединения нечетких множеств показан на рис. 9.! 7. Теперь необходимо осуществить переход от суперпозиции множеств к скалярному значению. Скаляризацию произведем методом "центра тяжести". Иллюстрация того, как получается результат, представлена на рис. 9.18. Глава У. Нечеткая логики и ее применение в экспертных системах 2б7 Рис.
9.17, Результат суперпозиции нечетких множеств. Раьульпивп скаырмюцми Рис. 9,18. Лояучение скалярного значения скорости вращения вентилятора методом "центра тяжести" для ~ = 22'С. Центр тяжести фигуры на рис. 9.18 находится в точке ~ = 560.5691, Это и будет значением скорости вращения вентилятора, которое выдаст экспертная система при температуре воздуха в комнате равной 22'С.
При других значениях температуры функция принадлежности обобщенного результата выполнения всех правил, изображенная на рис. 9.18, будет меняться. Вот как она будет выглядеть, если на вход экспертной системы поступит значение 1 = 28'С (см. рнс. 9.19), Центр тяжести в этом случае находится в точке и = 746.6667, поэтому управляемый нашей системой вентилятор будет вращаться с такой скоростью, когда в комнате 28 С. Базы данных. Интеллектуальная обработка информации Улин Рез~аьтшп гкаяяризачии Рис. 9. (9. Пояучение скалярного значения сноросни~ вращения вентилятора метода.н '*иенира тяжести" для 1 = 28'С. Описанные выше операции выполняются каждый раз, когда требуется результат логического вывода.
В системах, управляющих динамическими процессами, эта последовательность действий выполняется циклически. В силу того что результаты правил вычисляются раздельно, нечеткие экспертные системы эффективно реализуются на базе параллельных вычислительных систем. Возникает вопрос, оправдана ли настолько сложная система при управлении таким простым устройством, как вентилятор? Практика показывает, что оправдана. Так, например, кондиционеры, основанные на нечеткой логике, обеспечивают меньшие, по сравнению с традиционными, колебания температуры. Также они дают существенную экономию электроэнергии. Далее, используя один из пакетов нечеткой логики, мы увидим, как экспертная система, основанная на приведенных выше правилах, функционирует в динамике. Также мы сравним ее работу с обычной схемой управления на базе термостата, использующейся в большинстве устройств охлаждения. 9.4.
Пакеты нечеткой логики для 1ВМ РС Отношение к нечеткой логике далеко не однозначно, до сих пор многие относятся скептически к будущему и возможностям этой теории. Однако нельзя не признать, что системы, созданные на ее базе, давно и успешно работают.
Одной из первых сфер, где они нашли применение, стала военная промышленность. Нечеткая логика оказалась тем инструментом, который позволил создавать высокоточные системы управления оружием. К настоящему времени круг задач, при решении которых используется нечеткая логика, заметно расширился, Возможно, и вам уже приходилось сталкиваться с бытовой техникой, прежде всего видеокамерами, стиральными машинами, кондиционерами и фотоаппаратами, на которых есть надпись "Рцкху". Такая техника, как правило, стоит дороже и обладает большими возможностями по сравнению с обычными при- Глава 9. Нечеткая логика и ее применение в экспертных системах 269 борами'. В числе отраслей науки и техники, в которых использование нечеткой логики наиболее заметно, чаще всего называют: ° автомобильную промышленность (системы круиз-контроля, системы управления двигателями, трансмиссиями, антиблокировочные тормозные системы); аэрокосмическая промышленность (высокопроизводительные системы управления самолетами и космическими аппаратами); приборостроение и производство бытовой техники (стиральные машины, телевизоры, видеокамеры, фотоаппараты, видеомагнитофоны и др.); ° системы управления производством и транспортом; ° анализ и прогнозирование в сфере политики и экономики; ° финансы (системы управления портфелем ценных бумаг, системы анализа рисков); анализ данных (системы классификации, кластеризации и распознавания образов).
Применение нечеткой логики в этих отраслях позволяет повысить эффективность создаваемых систем, уменьшить время и затраты на их разработку. В 90-х годах появились пакеты программ, дающие возможность создавать и эксплуатировать нечеткие экспертные системы. Один из наиболее развитых подобных пакетов — система СцЬ!Са1с американской фирмы Нурег! оя!с.
СцЬ!Са1с — многофункциональный пакет. Это не только оболочка для создания законченных нечетких экспертных систем, но и средство разработки приложений, использующих нечеткую логику. Требования СцЬ)Са!с 2.0 к ресурсам компьютера весьма скромны: ПЭВМ совместимая с 1ВМ РС АТ 28б, оболочка М!сгоаой %!пдотьа версии 3.1 или старше, 1 Мб свободного ОЗУ и минимум 1 Мб свободного места на жестком диске.
Однако, несмотря на отсутствие той "прожорливости", которая свойственна многим современным приложениям, возможности пакета обширны. СцЬ!Са1с содержит средства для задания правил вывода, описания нечетких множеств, ввода и представления данных. В ее состав входит довольно мощный язык программирования СцЬ!Са1с'в Ехргезяоп 1 ап1,царе (СЕЕ). Система предоставляет инструменты для отладки разрабатываемых приложений.
С их помощью можно выполнять приложсния по шагам, контролировать значения переменных. Очень интересной представляется возможность преобразования проектов СцЬ|Са!с в самостоятельные приложения или 1НЛ (Эупаппс?.!п1с ЕлЬгагу). Также пакет позволяет генерировать на языке ' В качестве примера — текст из буклета к стиральной машине Еапцзз!!прцп "Непревзойденный уровень стирки обеспечивается применением принципа гпту ! од!с. В основе этого принципа— способность стиральной машины "взвешивать" белье и автоматически определять вид стирки, а также длительность цикла и количество используемой воды. В результате, Вы экономите время, электроэнергию, воду, а главное — Ваша одежда после каждой стирки выглядит как новая". Базы данных. Интеллектуальная оораоотка иноформации Си тексты, содержащие алгоритмы работы нечеткой экспертной системы.
Эти тексты затем могут быть встроены в приложения пользователя. Далее мы подробнее познакомимся с возможностями и приемами работы с системой СцЬ1Са! с. Еще один пакет для создания нечетких экспертных систем — ГЮЕ (Рцюу 1пГегепсе Оече1оршеп~ Епигопшеп1 — оболочка разработки систем нечеткого логического вывода) фирмы Ар1гоп1х (США). Его возможности сходны с возможностями СцЬ1Са1с.
В основном пакет НОЕ ориентирован на разработку контроллеров, использующих нечеткую логику. Он позволяет готовить модули объектного кода или тексты на языке Ассемблер для процессоров МС6805, МС68НС11, МС68НС16 и МС68ЗЗХ фирмы Мо1ого1а. Последняя версия пакета позволяет генерировать исходные тесты на языке 3ача. ГЮЕ работает на 1ВМ РС класса 386 и выше в среде М1сгозой Мпйоюз или 0812. На диске пакет занимает около 4 МБайт. Его демонстрационная версия доступна на сайте компании-производителя по ~3К1: Ьир:дюжжар1гоп1х.сот. 9.5. Создание нечеткой экспертной системы в пакете СиЫСа1с Попробуем применить принципы, изложенные выше, для разработки простой нечеткой экспертной системы.
В качестве оболочки для ее создания мы будем использовать пакет СцЬ|Са!с, уже упоминавшийся ранее. Но прежде чем приступить к работе, познакомимся с его возможностями и принципами работы подробнее. Подобно друтим системам разработки приложений, СцЬ1Са1с хранит всю информацию, описывающую создаваемую нечеткую экспертную систему, как единый проект. Проект содержит определения источников входных данных и процсдур их обработки, правил нечеткого логического вывода, функций принадлежности для используемых нечетких множеств, процедур представления результатов. Процесс разработки экспертной системы в среде СцЬ1Са!с начинается с определения переменных, которые будут использованы в проекте. Пакет позволяет работать с нечеткими ~с ними связываются функции принадлежности) и скалярными переменными, а также с массивами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
