Úvod do systému fuzzy logiky
Fuzzy Logic je výpočtový prístup, ktorý je založený na „stupni pravdy“ a nie je obmedzený na boolovské „pravdivé alebo nepravdivé“. Pojem „fuzzy“ znamená niečo, čo je neurčité alebo málo jasné. Fuzzy Logic systém je aplikovaný na scenáre, kde je ťažké kategorizovať stavy ako binárne „True alebo False“. Fuzzy Logic môže obsahovať stredné hodnoty ako čiastočne pravdivé a čiastočne nepravdivé. Môže byť implementovaný do širokého spektra zariadení, od malých mikrokontrolérov až po veľké systémy IT. Snaží sa napodobňovať ľudské rozhodnutia, ktoré môžu zahrnúť všetky hodnoty medzi pravdivé a nepravdivé.
Architektúra systému fuzzy logiky
Fuzzy Logic System má štyri hlavné komponenty, ktoré sú vysvetlené pomocou nižšie uvedenej schémy architektúry:
- Pravidlá: Pravidlo pozostáva z veľkého množstva pravidiel naprogramovaných a napájaných odborníkmi, ktorí riadia rozhodovanie v systéme Fuzzy. Pravidlá sú sady príkazov „If-Then“, ktoré rozhodujú o výskyte udalosti na základe podmienky.
- Fuzzifikácia: Fuzzifikácia prevádza surové vstupy merané zo senzorov na fuzzy sady. Tieto konvertované vstupy sa prenášajú do riadiaceho systému na ďalšie spracovanie.
- Inferenčný motor: Pomáha pri mapovaní pravidiel na vstupný súbor údajov a tým pri rozhodovaní, ktoré pravidlá sa majú uplatniť na daný vstup. Robí tak vypočítaním% zhody pravidiel pre daný vstup.
- Defuzzifikácia: Je to opak fuzzifikácie. Tu sa fuzzy množiny prevádzajú na ostré vstupy. Tieto ostré vstupy sú výstupom systému Fuzzy Logic.
Členská funkcia
Členská funkcia definuje spôsob mapovania vstupu do systému Fuzzy na hodnoty medzi 0 a 1. Vstup sa zvyčajne nazýva vesmír (U), pretože môže obsahovať ľubovoľnú hodnotu. Členská funkcia je definovaná ako:
μ A: X → (0, 1).
X predstavuje vesmír a Y predstavuje akúkoľvek hodnotu medzi 0 a 1. Najčastejšie používanou členskou funkciou je funkcia trojuholníkového členstva. Medzi ďalšie funkcie pre členov patrí Trapézový, Gaussovský a Singletonský.
Prečo a kedy používať fuzzy logiku?
Fuzzy Logic je obzvlášť užitočná, keď chcete napodobňovať ľudské myslenie v riadiacom systéme. Viac ako odôvodňovanie presnosti sa zameriava na prijateľné odôvodnenie, ktoré je veľmi blízko tomu, ako funguje skutočný svet. Je navrhnutý tak, aby riešil neistoty a je schopný zistiť záver zo záverov.
Algoritmus systému fuzzy logiky
- Definujte všetky premenné a výrazy, ktoré budú pôsobiť ako vstup do systému Fuzzy
- Vytvorenie funkcie členstva pre systém (ako je definované vyššie)
- Vytvorte bázu pravidiel, ktorá bude mapovaná ku každému vstupu
- Konvertujte normálny vstup na fuzzy vstup, ktorý sa dodáva do funkcie členstva
- Vyhodnoťte výsledok členskej funkcie
- Kombinujte všetky výsledky získané z jednotlivých pravidiel
- Konvertujte výstupnú fuzzy množinu na vstup Crisp (Defuzzification)
Aplikácia systému fuzzy logiky
Fuzzy Logic sa používa vo všetkých hlavných priemyselných odvetviach, ale automobilový priemysel zostáva hlavným prijímateľom. Nižšie je uvedených len niekoľko z jeho aplikácií:
- Nissan používa Fuzzy Logic na ovládanie brzdového systému v prípade nebezpečenstva. Fuzzy Logic používa vstupy ako rýchlosť, zrýchlenie, hybnosť pri rozhodovaní o intenzite brzdenia.
- Nissan tiež používa technológiu Fuzzy Logic na riadenie množstva vstrekovania paliva a zapaľovania na základe vstupov, ako sú otáčky motora, teplota a nosnosť.
- Používa sa v satelitoch a lietadlách na kontrolu nadmorskej výšky.
- Spoločnosť Mitsubishi používa technológiu Fuzzy Logic, aby zefektívnila správu výťahov tým, že berie do úvahy osobnú dopravu.
- Nippon Steel používa Fuzzy Logic na rozhodovanie o pomere, v akom by sa mali rôzne druhy cementu miešať, aby sa vytvoril trvanlivejší cement.
- Fuzzy Logic nachádza uplatnenie v chemickom priemysle na riadenie rôznych procesov, ako je kontrola pH, proces sušenia a destilačný proces.
- Fuzzy Logic možno kombinovať s umelou neurálnou sieťou (ANN), aby napodobňovali fungovanie ľudského mozgu. Fuzzy Logic agreguje údaje a transformuje na zmysluplnejšie informácie, ktoré sa používajú ako súbory Fuzzy.
Výhody systému Fuzzy Logic
Nižšie je uvedených päť výhod fuzzy logického systému:
- Fuzzy Logic môže pracovať s akýmkoľvek vstupom, aj keď nie je štruktúrovaný, skreslený, nepresný alebo obsahuje šum.
- Konštrukcia fuzzy logiky je veľmi ľahko čitateľná a pochopiteľná, pretože úzko napodobňuje spôsob, akým sa ľudská myseľ rozhoduje.
- Nuansy Fuzzy Logic zahŕňajú použitie konceptu kľúčových matematických metód, ako sú Teória množín a Pravdepodobnosť, vďaka ktorým je schopné vyriešiť všetky druhy každodenných problémov, ktorým ľudstvo čelí.
- Fuzzy Logic môže poskytnúť efektívne riešenia veľmi zložitého problému v rôznych odvetviach.
- Fuzzy Logic System potrebuje veľmi malé množstvo údajov na prípravu robustného modelu. Preto na jeho vykonanie potrebuje iba obmedzené množstvo pamäte.
Nevýhody systému Fuzzy Logic
Nižšie sú uvedené prvé štyri nevýhody fuzzy logického systému:
- Neexistuje štandardný spôsob riešenia problému pomocou Fuzzy Logic, preto rôzni odborníci môžu mať odlišné riešenie problému, čo vedie k nejednoznačnosti.
- Pretože systém Fuzzy Logic pracuje s presnými aj nepresnými údajmi, môže byť niekedy obmedzená jeho presnosť.
- Systém Fuzzy Logic sa nemôže poučiť zo svojich minulých chýb alebo zlyhaní, pretože nemá schopnosť samoučenia, ako je strojové učenie a neurónová sieť.
- Vzhľadom na nedostatok štandardizácie neexistuje jediný spôsob, ako nájsť pravidlá a funkcie členstva pre daný problém. Preto niekedy je ťažké nájsť presné pravidlá a funkcie členstva pre niektoré problémy.
záver
Fuzzy Logic poskytuje alternatívny spôsob, ako pristupovať k problémom skutočného sveta vo svete výpočtov. Môže byť ľahko aplikovaný na rôzne aplikácie a riadiaci systém, ktorý môže mať dlhodobé výhody. Vzhľadom na svoju schopnosť dobre pracovať s „stupňom pravdy“ otvára veľa dverí modernému počítaču. Nie je však všeliekom na všetky problémy, pretože má závažné obmedzenia, pokiaľ ide o presnosť a jeho neschopnosť poučiť sa zo zlyhania, ako je to v prípade strojového učenia.
Odporúčané články
Toto je sprievodca systémom Fuzzy Logic. Tu diskutujeme o tom, prečo a kedy používať fuzzy systém, s architektúrou, aplikáciou a trvať s výhodami a nevýhodami. Viac informácií nájdete aj v ďalších súvisiacich článkoch -
- Čo je to Fuzzy Logic?
- Fuzz Testovanie
- Spoločnosti internetu vecí
- R dátový rámec
- Senzorové zariadenie
- Top 12 typov snímačov a ich aplikácie