Лабораторная работа по «Нечеткой логике и нейронным сетям»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Дальневосточный федеральный университет

 

 

ШКОЛА ЭКОНОМИКИ И МЕНЕДЖМЕНТА

 

Кафедра бизнес-информатики и математических методов в экономике

 

Мальцева Галина Сергеевна

 

Лабораторная работа

 

По дисциплине «Нечеткая логика и нейронные сети»

 

Специальность бизнес-информатика

 

Очной формы обучения

 

 

 

 

 

Студент группы Б1304                                        _________________  Мальцева Г.С.              (подпись)
Руководитель к.ф.-м.н. доцент _______________ Кригер А.Б.             (подпись)

 

 

 

 

 

г. Владивосток

2014

 

1 Формальная постановка  задачи 

Разработать нечеткую систему регулирования среды в аквариуме. Характеризующееся регулирующими сигналами – подогрев, содержание_кислорода, чистка.

 

 

2 Лингвистические  переменные

Для системы были выбраны три выходные лингвистические переменные и одна выходная. Система регулирования аквариумом: подогревом (который измеряется в градусах), содержание_кислорода (который измеряется в процентах), чисткой (которая либо должна присутствовать либо отсутсвует)

Введем обозначения:

X- универсум;

T- терм;

G-синтаксическое правило позволяющие оперировать множеством трем T;

T'-производная (сгенерированные терм).

Входные:

1. Подогрев

 

T: «низкий», «средний», «высокий»;

T':«низкий» [0,20], «средний» [20,24], «высокий»[24,28].

 

 

 

2. Кислород

 

T: «низкое», «среднее», «высокое»;

T': «низкое» [0,  30], «среднее» [30,  70], «высокое» [70, 100].

 

 

 

3. Чистка

 

T: «отсутствует», «присутствует»;

T': «отсутствует» [0, 1], «присутствует» [1, 100].

 

Выходная:

Загрязненность

 

T: «сильная», «средняя», «слабая» ;

T': «сильная» [70,100], «средняя » [35,70], «слабая»[0,35].

3 Правила для  переменных 

Опишем далее правила для нечёткой переменной:

 

 Если Подогрев =Средний и Загрязненность =сильная

То Содержание кислорода =среднее

Если Подогрев =Средний и Загрязненность =средняя

То Содержание кислорода =среднее

Если Подогрев =Средний и Загрязненность =слабая

То Содержание кислорода =среднее

Если Подогрев =Низкий и Загрязненность =сильная

То Содержание кислорода =Низкое

Если Подогрев =Средний и Загрязненность =средняя

То Содержание кислорода =среднее

Если Подогрев =Средний и Загрязненность =слабая

То Содержание кислорода =среднее

Если Подогрев =Средний и Загрязненность =сильная

То Содержание кислорода =среднее

Если Подогрев =Высокий

То Содержание кислорода =высокое

Если Подогрев =Высокий и Загрязненность =сильная

То Чистка =присутствует

Если Подогрев =Высокий и Загрязненность =средняя

То Чистка =присутствует

Если Подогрев =Высокий и Загрязненность =слабая

То Чистка =отсутствует

Если Подогрев =Средний и Загрязненность =сильная

То Чистка =присутствует

Если Подогрев =Средний и Загрязненность =средняя

То Чистка =присутствует

Если Подогрев =Средний и Загрязненность =слабая

То Чистка =отсутствует

Если Подогрев =Низкий и Загрязненность =сильная

То Чистка =присутствует

Если Подогрев =Низкий и Загрязненность =средняя

То Чистка =присутствует

Если Подогрев =Низкий и Загрязненность =слабая

То Чистка =отсутствует

Таким образом мы сформировали ряд правил для реализации системы нечеткого вывода.

 

 

4 Программная реализация

 

Построим данную систему в программе «Система нечеткого вывода». Опишем лингвистические переменные (рисунок 1).

 

Рис.1

 

 

Далее для каждой из переменной опишем термы. Для входных (рис.2, рис.3, рис.4).

 

Рис.2

 

Рис.3

 

Рис.4

 

И для выходной переменной(рис.5).

Рис.5

Далее сформируем правила для лингвистических переменных(рис.6).

Рис.6

  Воспользуемся примером для проверки правильности работы системы. Введем следующие характеристики: подогрев-10, чиста-70(рис.7).

 

Рис.7

По примеру содержание кислорода составило 30,144231 что соответствует заданным правилам для того, чтобы убедиться нажмем «показать вывод» и посмотрим на перебор правил (рис.8).

 

 

Рис.8

 

На рисунке 8 видно, что результат не противоречит правилам.

 

Заключение

В рамках данной работы была создана система нечеткой логики система регулирования среды в аквариуме. Так же были сформированы лингвистические переменные и термы к ним. Была разобрана работа с приложением «Система нечеткого вывода».