模糊规则模糊推理作业-北航计算智能作业

计算智能大作业要求：自己选例子建立规则，得到模糊推演结果，并结合实际例子评述模糊推理的合理性与不足之处，自己体会和见解。例子：用模糊控制实现水箱水温的恒温控制。水箱由底部的电阻性电热元件加热，由电动搅拌器实现均温。设控制的目标温度为25ºC，以实测温度T与目标温度R之差，即误差e=T-R，以及误差变化率ec为输入，以固态继电器通电时间的变化量u（以一个控制周期内的占空比表示，控制电加热器的功率）为输出。输入语言变量选实测温度T与目标温度R之差，即误差e和误差变化率ec，输出语言变量选固态继电器通电时间的变化量u，固模糊控制器为双输入-单输出的基本模糊控制器。模糊推理：(1)设e的基本论域为[-5，5]ºC，其语言变量E的论域为[-5，5]；ec的基本论域为[-1，1]ºC/s，其语言变量EC的论域为[-5，5]；控制量u的基本论域为[-5，5]单位，其语言变量U的论域为[-5，5]。E、EC和U都选5个语言值{NB，NS，Z，PS，PB}。(2)控制规则根据实际经验，假设模糊控制规则如表1所示。表1：模糊控制规则EECNBNSZPSPBNBPBPBPBPSPSNSPBPSPSNSNSZPSPSZNSNSPSPSZNSNSNBPBZNSNBNBNB(3)用Matlab-Fuzzy工具箱利用Matlab的模糊工具箱解此问题，各语言值的隶属函数基本采用三角函数，将25条模糊规则加入规则库中。隶属度及模糊规则显示如图1和图2所示。图1输入e的隶属度(ec和u的隶属度设计与e相同)图2模糊逻辑规则显示(左)和模糊规则三维显示(右)(4)测试结果输入E输入EC输出U4.04(PB)-1.86(NS)-2.62(NS)5(PB)5(PB)-4.33(NB)-5(NB)5(PB)2.53(PS)5(PB)-5(NB)0.00804(Z)-5(NB)-5(NB)4.39(PB)0.0917(Z)0.0455(Z)0.00806(Z)-2.48(NS)2.5(PS)-2.51(NS)-2.48(NS)-2.32(NS)2.53(PS)2.66(PS)-2.32(NS)0.00815(Z)2.66(PS)0.0455(Z)-2.51(NS)评述与体会从测试结果看，通过模糊推理得到的输出符合原定的规则，其输出是比较合理的。此题中针对该种情况一共建立了25条规则，在实际中专家会将E、EC和U选为7个语言值{NB，NM，NS，Z，PS，PM，PB}，这样就有49条规则，所得到的结果准确度会更高。可见，如果模糊规则太少，就会降低结果的精度，但规则不是越多越好，规则太多时计算量也会很大。另外，模糊推理有Mandani法和Sugeuo法等，不同的方法对推理结果也有影响，此题应用的是Mandani法。同时，不同的解模糊的方法也会对结果产生影响。如所处理的事物概念本身是模糊的，一个对象是否符合这个概念难以明确确定，此时我们选用模糊推理，不但可以得到某对象是否属于该事物，还能得到属于该事物的程度，得到两个模糊集合元素之间的关联程度。模糊推理属于不确定性推理，对于一个概念，精确是相对的，不精确是绝对的，