Algoritmusok Tervezése. Fuzzy rendszerek Dr. Bécsi Tamás

Hasonló dokumentumok
Fuzzy halmazok jellemzői

BIZONYTALAN ADATOK KEZELÉSE: FUZZY SZAKÉRTŐI RENDSZEREK

Intelligens irányítások

Számítási intelligencia

2. Alapfogalmak, műveletek

4. Fuzzy relációk. Gépi intelligencia I. Fodor János NIMGI1MIEM BMF NIK IMRI

Intelligens irányítások

Ballagi Áron. Doktori értekezés. Témavezetők: Dr. Kóczy T. László egyetemi tanár, az MTA doktora Széchenyi István Egyetem Automatizálási Tanszék

5. A kiterjesztési elv, nyelvi változók

6. Fuzzy irányítási rendszerek

Mindent olyan egyszerűvé kell tenni, amennyire csak lehet, de nem egyszerűbbé.

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy

1. Bevezetés A kutatás iránya, célkitűzése A dokumentum felépítése Irodalmi áttekintés...8

Matematikai logika és halmazelmélet

Fuzzy Rendszerek. 2. előadás Fuzzy következtető rendszerek. Ballagi Áron egyetemi adjunktus. Széchenyi István Egyetem, Automatizálási Tsz.

Mindent olyan egyszerűvé kell tenni, amennyire csak lehet, de nem egyszerűbbé. (Albert Einstein) Halmazok 1

Diszkrét matematika 1. középszint

BOOLE ALGEBRA Logika: A konjunkció és diszjunkció tulajdonságai

Bevezetés az algebrába 2 Vektor- és mátrixnorma

BEVEZETÉS A FUZZY-ELVŰ SZABÁLYOZÁSOKBA. Jancskárné Dr. Anweiler Ildikó főiskolai docens. PTE PMMIK Műszaki Informatika Tanszék

Dunaújvárosi Főiskola Informatikai Intézet

6. LOGIKAI ÁRAMKÖRÖK

Mesterséges intelligencia

Példa:

Dinamikus modellek szerkezete, SDG modellek

2) Írja fel az alábbi lineáris függvény grafikonjának egyenletét! (3pont)

1. hét: A Boole - algebra. Steiner Henriette Egészségügyi mérnök

1. Ábrázolja az f(x)= x-4 függvényt a [ 2;10 ] intervallumon! (2 pont) 2. Írja fel az alábbi lineáris függvény grafikonjának egyenletét!

Korszerű információs technológiák

1. Bevezetés. Gépi intelligencia I. Fodor János NIMGI1MIEM BMF NIK IMRI

E-tananyag Matematika 9. évfolyam Függvények

Struktúra nélküli adatszerkezetek

I. A DIGITÁLIS ÁRAMKÖRÖK ELMÉLETI ALAPJAI

6. LOGIKAI ÁRAMKÖRÖK

Diszkrét matematika I.

1.1 Halmazelméleti fogalmak, jelölések

A + B = B + A, A + ( B + C ) = ( A + B ) + C.

Logikai hálózatok. Dr. Bede Zsuzsanna St. I. em. 104.

függvény grafikonja milyen transzformációkkal származtatható az f0 : R R, f0(

Meteorológiai adatok azonosítása hálózatfelügyeleti mérésekből

Máté: Számítógép architektúrák

Descartes-féle, derékszögű koordináta-rendszer

Halmazelmélet. 1. előadás. Farkas István. DE ATC Gazdaságelemzési és Statisztikai Tanszék. Halmazelmélet p. 1/1

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK KÖZÉPSZINT Függvények

A fontosabb definíciók

Matematikai logika. 3. fejezet. Logikai m veletek, kvantorok 3-1

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Fuzzy következtetô rendszerek alkalmazása mobil hálózatok felügyeletében

Irányítástechnika I. Dr. Bede Zsuzsanna. Összeállította: Dr. Sághi Balázs, egy. docens Dr. Tarnai Géza, egy. tanár

Matematika B/1. Tartalomjegyzék. 1. Célkit zések. 2. Általános követelmények. 3. Rövid leírás. 4. Oktatási módszer. Biró Zsolt. 1.

FUZZY LOGIKAI IRÁNYÍTÁS

Számítógépes döntéstámogatás. Döntések fuzzy környezetben Közelítő következtetések

ÍTÉLETKALKULUS (NULLADRENDŰ LOGIKA)

AZ INFORMATIKA LOGIKAI ALAPJAI

A Matematika I. előadás részletes tematikája

Halmazok Halmazok, részhalmaz, halmazműveletek, halmazok elemszáma

Digitális technika VIMIAA01

Diszkrét matematika I.

Fuzzy logika. Johanyák Zsolt Csaba. oktatási segédlet

Digitális technika VIMIAA02

Digitális technika VIMIAA01

Relációs algebra lekérdezések optimalizációja. Adatbázisok használata

b) Ábrázolja ugyanabban a koordinátarendszerben a g függvényt! (2 pont) c) Oldja meg az ( x ) 2

6. Függvények. Legyen függvény és nem üreshalmaz. A függvényt az f K-ra való kiterjesztésének

ÍRÁSBELI BELSŐ VIZSGA MATEMATIKA 8. évfolyam reál tagozat Az írásbeli vizsga gyakorlati és elméleti feladatai a következő témakörökből származnak.

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK KÖZÉP SZINT Függvények

DISZKRÉT MATEMATIKA: STRUKTÚRÁK Előadáson mutatott példa: Bércesné Novák Ágnes

Intelligens rendszerek gyakorlat

Egyváltozós függvények 1.

Diszkrét matematika I.

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) Megoldások

Függvények Megoldások

2019/02/11 10:01 1/10 Logika

Mérhetőség, σ-algebrák, Lebesgue Stieltjes-integrál, véletlen változók és eloszlásfüggvényeik

Matematika. Specializáció évfolyam

3. Fuzzy aritmetika. Gépi intelligencia I. Fodor János NIMGI1MIEM BMF NIK IMRI

Óbudai Egyetem Neumann János Informatikai Kar. Intelligens Mérnöki Rendszerek Intézet

Az áprilisi vizsga anyaga a fekete betűkkel írott szöveg! A zölddel írott rész az érettségi vizsgáig még megtanulandó anyag!

MUNKAANYAG. Bellák György László. Mechatronikai elemek. A követelménymodul megnevezése: Mechatronikai elemek gyártása, üzemeltetése, karbantartása

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

1. Halmazok, halmazműveletek. Nevezetes ponthalmazok a síkban és a térben. (x eleme az A halmaznak, x az A halmazhoz tartozik),

Trigonometria Megoldások. 1) Oldja meg a következő egyenletet a valós számok halmazán! (12 pont) Megoldás:

Itt és a továbbiakban a számhalmazokra az alábbi jelöléseket használjuk:

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy

MATEMATIKA I. RÉSZLETES ÉRETTSÉGI VIZSGAKÖVETELMÉNY A) KOMPETENCIÁK

Digitális technika VIMIAA02 2. EA Fehér Béla BME MIT

Tartalomjegyzék. Typotex Kiadó III. Tartalomjegyzék

1. Mondjon legalább három példát predikátumra. 4. Mikor van egy változó egy kvantor hatáskörében?

Opkut deníciók és tételek

Logika es sz am ıt aselm elet I. r esz Logika 1/36

f(x) vagy f(x) a (x x 0 )-t használjuk. lim melyekre Mivel itt ɛ > 0 tetszőlegesen kicsi, így a a = 0, a = a, ami ellentmondás, bizonyítva

Matematika szigorlat, Mérnök informatikus szak I máj. 29.

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Diszkrét matematika I., 12. előadás Dr. Takách Géza NyME FMK Informatikai Intézet takach november 30.

SÚLYOS BALESETEK ELEMZÉSE. 3. téma: Kvalitatív módszerek - Hibafa

Halmazok. Halmazelméleti alapfogalmak, hatványhalmaz, halmazm veletek, halmazm veletek azonosságai.

Klasszikus algebra előadás. Waldhauser Tamás április 28.

Vektorterek. Wettl Ferenc február 17. Wettl Ferenc Vektorterek február / 27

GDF Fuzzy Robot Műhely

Átírás:

Algoritmusok Tervezése Fuzzy rendszerek Dr. Bécsi Tamás

Bevezetés Mese a homokkupacról és a hidegről és a hegyekről

Bevezetés, Fuzzy történet Két értékű logika, Boole algebra Háromértékű logika n értékű logika (Lukasiewicz) Folytonos értékkészletű logika Halmazelméleti megközelítés (Zadeh) Kóczy T. László, Tikk Domonkos: Fuzzy rendszerek,typotex

A (klasszikus) kétértékű logika, Boole Algebra A klasszikus kétértékű logikában (Boolealgebra) a logikai változó igazságértéke 0 (hamis) vagy 1 (igaz) az egy logikai változóra értelmezhető negálás: p a két logikai változó közötti VAGY kapcsolat (diszjunkció): p q a két logikai változó közötti ÉS kapcsolat (konjunkció): p q p q p p q p q 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 kommutativitás p q = q p ; p q = q p asszociativitás p (q r) = (p q) r ; p (q r) = (p q) r disztributivitás p (q r) = (p q) (p r) ; p (q r) = (p q) (p r) egységelem p 1 = p nullelem p 0 = p elnyelési tulajdonság p 0 = 0 ; p 1 = 1 idempotencia p p = p ; p p = p involució ( p) = p De Morgan azonosságok (p q) = p q ; (p q) = p q a harmadik kizárásának elve p p = 1 az ellentmondás elve p p = 0

Halmazok, Boole Algebra Negálás, komplemensképzés : A = { x x A } Két halmaz metszete, konjunkció : A B = { x x A x B} Két halmaz uniója, diszjunkció A B = { x x A x B} Két halmaz különbsége : A\B = { x x A x B} = A B kommutativitás: A B = B A ; A B = B A asszociativitás: A (B C) = (A B) C ; A (B C) = (A B) C disztributivitás: A (B C) = (A B) (A C) A (B C) = (A B) (A C) egységelem: A X = A nullelem: A = A elnyelési tulajdonság: A = és A X = X idempotencia: A A = A és A A = A involució: (A ) = A De Morgan azonosságok: (A B) = A B ; (A B) = A B a harmadik kizárásának elve: A A = X az ellentmondás elve: A A =

Bevezetés, Halmazok Mire megyek ezzel? A végén el kell döntenem, hogy mit vegyek fel. Fél pulóver nincs

A Fuzzy elmélet Soft Computing módszerek A többértékű logikák egy része Nemlineáris következtetések Ha a rendszer modellezése bonyolult Értékkészlete [0,1] Halmazelméleti megközelítés Cél a Boole algebra bizonyos szabályinak betartása

Fuzzy halmazok alapvető típusai Tagsági függvény: Az értelmezési tartományon megmondja, hogy az adott érték milyen mértékben [0,1] tagja a fuzzy halmaznak. μ A : X 0,1, vagy A: X [0,1]

Fizikai változók normalizálása A fizikai változókat gyakran normalizáljuk egy tartományra (egységesebb kezelhetőség) és különböző fuzzy halmazokat definiálunk rajtuk. Megkülönböztetve a változó előjelét (P= pozitív, N=negative) és nagyságát (pl. B=Big [nagy], M= medium [közepes], S=small [kicsi], Z=zero [nulla])

Halmazműveletek, komplemens Három alapműveletek: komplemens, metszet, unió Fuzzy komplemensnek nevezzük a c: 0,1 [0,1] függvényt, ha A(x) értékhez a c(a(x)) értéket úgy rendeli hozzá, hogy: c(0)=1, és c(1)=0, (crisp megfelelés, peremfeltétel) a b c a c b ; a, b [0,1](monotonitás) További lehetséges előírások: c folytonos c(c(a))=a Sugeno típus: c λ a = 1 a a1 λa

A és B halmazokon metszete: t: 0,1 0,1 0,1 t-normának is hívjuk, ha teljesül: t a, 1 b c t a, b = a, peremfeltétel t a, c, monotonitás t a, b = t b, a kommutativitás t a, t b, c = t(t a, b, c) asszociativitás További lehetséges feltételek t folytonos Halmazműveletek, metszetek t a, a a, vagy t a, a = a

Zadeh metszet: t a, b = min a, b Algebrai szorzat: t a, b Halmazműveletek, metszetek = ab Korlátos különbség: t a, b = max 0, a + b 1 Drasztikus metszet: a, ha b = 1 t a, b = b, ha a = 1 0, egyébként

A és B halmazokon uniója: t: 0,1 0,1 0,1 s-normának is hívjuk, ha teljesül: s a, 0 b c a a, b = a, peremfeltétel s a, c, monotonitás s a, b = s b, a kommutativitás s a, s b, c = s(s a, b, c) asszociativitás További lehetséges feltételek s folytonos Halmazműveletek, uniók s a, a > a, vagy s a, a = a

Zadeh unió: s a, b = max a, b Algebrai összeg: s a, b = a + b ab Korlátos összeg: s a, b = min 1, a + b Drasztikus unió: t a, b = a, ha b = 0 b, ha a = 0 1, egyébként Halmazműveletek, uniók

Relációk, direkt szorzat Legyen X i alaphalmaz, A i fuzzy halmaz a µ Ai (x i ) tagsági függvénnyel, A i = X i, µ Ai, i = 1,2,, n akkor az A 1 A 2 A n fuzzy direkt szorzat tagsági függvénye: µ A1 A n x 1,, x n = µ A1 x 1 µ An (x n ) Ahol egy alkalmas T-norma, pl: = min.

Direkt szorzat

Hengeres Kiterjesztés Legyen X és Y halmazok. Legyen R egy Y fölött értelmezett reláció. Ekkor az az R reláció (X-Y)-ra való kiterjesztését úgy értelmezzük, hogy: R X Y x = R(y) 1. Tagsági fv kiterjesztése 1. Reláció kiterjesztése

Projekció Motiváció. A fuzzy szabályozást (a felállított tudásbázis alapján) definiáló relációk eredője (egyesítése) egy X 1 X n Y alaphalmazon lesz definiálva. (X 1 X n a döntéshozó bemenete, Y a kimenete). A kimenetre való hatáshoz a relációt az Y halmazra le kell vetíteni. Ehhez a projekcióra van szükség. Legyen R egy fuzzy reláció a X 1 X n szorzattéren. Az R reláció X i,1 X i,r térre vett projekciója egy olyan reláció amelynek tagsági függvénye: μ P x i,1,, x i,r = sup μ R (x 1,, x n )

Példa

A szabályok konzekvens oldalán nem fuzzy halmazok szerepelnek, hanem konstans, lineáris, esetleg más, bonyolultabb (nem fuzzy) függvények. Ha x 1 = A 1,i x n = A n,i, akkor y i = f i (x 1,, x n ) Ha w i a szabály illeszkedési mértéke, akkor y = σ r i=1 w i y i σr i=1 w i Takagi-Sugeno típusú irányítás = σ r i=1 w i f i (x 1,,x n ) σr i=1 w i Nulladrendű esetben: y = σ i=1 r w i c i σr i=1 w i

Mamdani féle irányítás 1. Adott n darab mérés, A = X n bemenettel, és r darab szabály. Ekkor a mérési vektor illeszkedése (j 1.. n): w i,j = max x j min A j, A j,i (x j ) crisp bemenet esetében: w i,j = A j,i (x j ) Az R i i-ik szabály alkalmazhatósága a hozzá tartozó súlyok minimuma: w i = min j (w j,i ) A szabály következtetése a hozzá tartozó B i következtető halmaz, és az illeszkedés minimuma: B i = min w i, B i y A vezérlő kimenet fuzzy halmaza, az összes következtetés uniója: r B = ራ i=1 B r i = max i=1 B i

Mamdani féle irányítás 2. Crisp bemenetek Fuzzy bemenetek

Defuzzifikáció A MAMDANI-típusú következtetési algoritmusok fuzzy halmazt adnak eredményül. A gyakorlati alkalmazások zömében azonban a fuzzy irányítási rendszer kimeneteként egyszerű crisp numerikus értékre van szükség. A fuzzy konklúzióból tehát ki kell választani egy konkrét értéket, mely az adott fuzzy halmazt az alkalmazástól, illetve modellezett rendszertől függően a legjobban jellemzi. Ezt az eljárást defuzzifikációnak nevezzük.

Súlypont módszer (COG) AB halmaz legjellemzőbb pontjául a súlypontot (Center Of Gravity) adjuk meg, melyet az egyes B i részkonklúziók súlypontjának átlagaként kapunk meg:

Geometriai középpont módszer (COA) c COA = B y y dy B y dy Maximumok közepe módszer (MOM) c MOM = B y y dy B y dy, y MAX B COA, MOM