Дефазифікація (англ. defuzzification) – це процес знаходження звичайного («чіткого») значення для кожної з вихідних лінгвістичних змінних множини . Згідно з іншим визначенням, під дефазифікацією розуміють процедуру перетворення нечіткої множини в чітке число за ступенем приналежності.
Мета дефазифікації полягає в тому, щоб, використовуючи результати акумуляції всіх вихідних лінгвістичних змінних, отримати звичайне кількісне значення (crisp value) кожної з вихідних змінних, зовнішніми по відношенню до системи нечіткого виведення. Тому дефазифікацію називають також приведенням до чіткості.
В теорії нечітких множин процедура дефазифікації аналогічна знаходження характеристик «середнього» положення (математичного очікування, моди, медіани) випадкових величин в теорії ймовірності.
Історія виникнення
Поняття «дефазифікація» − одне з основних поняття нечіткої логіки, що було введено американським професором математики азербайджанського походження Лотфі Заде у 1965 р.
Процедура дефазифікації
Формально процедура дефазифікації виконується наступним чином. До початку цього етапу передбачаються відомими функції приналежності всіх вихідних лінгвістичних змінних у формі нечітких множин: , де s − загальна кількість вихідних лінгвістичних змінних в базі продукційних правил системи нечіткого виведення.
Далі послідовно розглядається кожна з вихідних лінгвістичних змінних до якої відноситься нечітка множина . Результат дефазифікації для вихідної лінгвістичної змінної , визначається у вигляді кількісного значення , отриманого за однією з розглянутих нижче формул.
Етап дефазифікації вважається закінченим, коли для кожної з вихідних лінгвістичних змінних будуть визначені кількісні значення у формі деякого дійсного числа, тобто у вигляді , де s − загальна кількість вихідних лінгвістичних змінних у базі продукційних правил системи нечіткого виведення.
Методи дефазифікації
Для виконання чисельних розрахунків на етапі дефазифікації можуть бути використані наступні формули, що отримали назву методів дефазифікації.
Метод центру ваги (тяжіння)
Центр ваги (англ. Centre of Gravity, CoG) або центроїд площі розраховується за формулою:
де – результат дефазифікації; − змінна, що відповідає вихідній лінгвістичній змінній ; – функція приналежності нечіткої множини, що відповідає вихідній змінній після етапу акумуляції; − ліва та права точки інтервалу носія нечіткої множини вихідної змінної .
При дефазифікації методом центру тяжіння звичайне (чітке) значення вихідної змінної дорівнює абсцисі центру ваги площі, обмеженою графіком кривої функції приналежності відповідної вихідної змінної.
Приклад дефазифікації методом центру тяжіння вихідної лінгвістичної змінної «швидкість руху автомобіля», функція приналежності якої зображена на рис. 1. Результат дефазифікації = 40 км/год. (наближене значення).
Метод центру ваги для одноточкових множин
Центр ваги (англ. Centre of Gravity for Singletons, CoGS,) для одноточкових множин розраховується за формулою:
де – результат дефазифікації; − змінна, що відповідає вихідній лінгвістичній змінній ; – функція приналежності нечіткої множини, що відповідає вихідній змінній після етапу акумуляції; – число одноточкових (одноелементних) нечітких множин, кожне з яких характеризує єдине значення розглянутої вихідний лінгвістичної змінної.
Приклад дефазифікації методом центру тяжіння для одноточкових множин вихідної лінгвістичної змінної «швидкість руху автомобіля», функція приналежності якої зображена на рис. 2. У цьому випадку результат дефазифікації = 41 км /год. (наближене значення).
Метод центру площі
Центр площі (англ. Centre of Area, Bisector of Area, СоА) дорівнює , де значення визначається з рівняння:
де – результат дефазифікації, ; − змінна, що відповідає вихідній лінгвістичній змінній ; – функція приналежності нечіткої множини, що відповідає вихідній змінній після етапу акумуляції; − ліва та права точки інтервалу носія нечіткої множини вихідної змінної .
Іншими словами, центр площі дорівнює абсцисі, яка ділить площу, обмежену графіком кривої функції належності відповідної вихідної змінної, на дві рівні частини. Іноді центр площі називають бісектрисою площі. Цей метод не може бути використаний у разі одноточкових множин.
Приклад дефазифікації методом центру площі функції належності вихідної лінгвістичної змінної «швидкість руху автомобіля», функція приналежності якої зображена на рис. 3. Результат дефазифікації = 35 км/год. (наближене значення).
Метод лівого модального значення
Ліве модальне значення (англ. Left Most Maximum, LM) розраховується за формулою:
де – результат дефазифікації; – модальне значення (мода) нечіткої множини, відповідної вихідної змінної після акумуляції.
Іншими словами, значення вихідної змінної визначається як мода нечіткої множини для відповідної вихідної змінної або найменша з мод (сама ліва), якщо нечітка множина має кілька модальних значень.
Приклад дефазифікації методом лівого модального значення вихідної лінгвістичної змінної «швидкість руху автомобіля», функція приналежності якої зображена на рис. 4. У цьому випадку = 24 км/год. (наближене значення).
Метод правого модального значення
Праве модальне значення (англ. Right Most Maximum, RM) розраховується за формулою:
де – результат дефазифікації; – модальне значення (мода) нечіткої множини, відповідної вихідної змінної після акумуляції.
У цьому випадку значення вихідної змінної також визначається як мода нечіткої множини для відповідної вихідної змінної або найбільша з мод (сама права), якщо нечітка множина має кілька модальних значень.
Приклад дефазифікації функції належності вихідної лінгвістичної змінної «швидкість руху автомобіля» зображений на рис. 5. У цьому випадку результат дефазифікації = 54 км /год. (наближене значення) методом правого модального значення.
Метод середнього максимуму
Середній максимум (англ. Mean Of Maximums, MoM) знаходиться як середнє значення з тих, при яких досягається найбільш е значення функції приналежності, та розраховується за формулою:
де – середнє значення змінних, що мають максимальні значення функції приналежності.
Приклад дефазифікації методом середнього максимуму вихідної лінгвістичної змінної «швидкість руху автомобіля», функція приналежності якої зображена на рис. 6. У цьому випадку результат дефазифікації = 29 км/год. (наближене значення).
Місце дефазифікації в системі нечіткого виведення
У системі нечіткого виведення (рис. 7) за етап дефазифікації відповідає спеціальний блок – дефазифікатор (блок дефазифікації). Блок дефазифікації перетворює нечіткі дані з виходу блоку рішень в чітку величину для подальшого використання.
Дивись також
Джерела інформації
- Леоненков, А. В. Нечеткое моделирование в среде MATLAB и fuzzyTECH / А. В. Леоненков. – СПб.: БХВ-Петербург, 2005. – 736 с.
- Штовба, С. Д. Введение в теорию нечетких множеств и нечеткую логику. – Винница: Издательство ВГТУ, 2001. – 198 с.
Це незавершена стаття з математики. Ви можете проєкту, виправивши або дописавши її. |
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Defazifikaciya angl defuzzification ce proces znahodzhennya zvichajnogo chitkogo znachennya dlya kozhnoyi z vihidnih lingvistichnih zminnih mnozhini W w 1 w 2 w s displaystyle W w 1 w 2 w s Zgidno z inshim viznachennyam pid defazifikaciyeyu rozumiyut proceduru peretvorennya nechitkoyi mnozhini v chitke chislo za stupenem prinalezhnosti Meta defazifikaciyi polyagaye v tomu shob vikoristovuyuchi rezultati akumulyaciyi vsih vihidnih lingvistichnih zminnih otrimati zvichajne kilkisne znachennya crisp value kozhnoyi z vihidnih zminnih zovnishnimi po vidnoshennyu do sistemi nechitkogo vivedennya Tomu defazifikaciyu nazivayut takozh privedennyam do chitkosti V teoriyi nechitkih mnozhin procedura defazifikaciyi analogichna znahodzhennya harakteristik serednogo polozhennya matematichnogo ochikuvannya modi mediani vipadkovih velichin v teoriyi jmovirnosti Istoriya viniknennyaPonyattya defazifikaciya odne z osnovnih ponyattya nechitkoyi logiki sho bulo vvedeno amerikanskim profesorom matematiki azerbajdzhanskogo pohodzhennya Lotfi Zade u 1965 r Procedura defazifikaciyiFormalno procedura defazifikaciyi vikonuyetsya nastupnim chinom Do pochatku cogo etapu peredbachayutsya vidomimi funkciyi prinalezhnosti vsih vihidnih lingvistichnih zminnih u formi nechitkih mnozhin C 1 C 2 C s displaystyle C 1 C 2 C s de s zagalna kilkist vihidnih lingvistichnih zminnih v bazi produkcijnih pravil sistemi nechitkogo vivedennya Dali poslidovno rozglyadayetsya kozhna z vihidnih lingvistichnih zminnih w j W displaystyle w j in W do yakoyi vidnositsya nechitka mnozhina C j displaystyle C j Rezultat defazifikaciyi dlya vihidnoyi lingvistichnoyi zminnoyi w j displaystyle w j viznachayetsya u viglyadi kilkisnogo znachennya y j R displaystyle y j in R otrimanogo za odniyeyu z rozglyanutih nizhche formul Etap defazifikaciyi vvazhayetsya zakinchenim koli dlya kozhnoyi z vihidnih lingvistichnih zminnih budut viznacheni kilkisni znachennya u formi deyakogo dijsnogo chisla tobto u viglyadi y 1 y 2 y s displaystyle y 1 y 2 y s de s zagalna kilkist vihidnih lingvistichnih zminnih u bazi produkcijnih pravil sistemi nechitkogo vivedennya Metodi defazifikaciyiDlya vikonannya chiselnih rozrahunkiv na etapi defazifikaciyi mozhut buti vikoristani nastupni formuli sho otrimali nazvu metodiv defazifikaciyi Metod centru vagi tyazhinnya Centr vagi angl Centre of Gravity CoG abo centroyid ploshi rozrahovuyetsya za formuloyu y m i n m a x x m x d x m i n m a x m x d x displaystyle y frac int min max x cdot mu x cdot dx int min max mu x cdot dx de y displaystyle y rezultat defazifikaciyi x displaystyle x zminna sho vidpovidaye vihidnij lingvistichnij zminnij w displaystyle w m x displaystyle mu bigl x bigr funkciya prinalezhnosti nechitkoyi mnozhini sho vidpovidaye vihidnij zminnij w displaystyle w pislya etapu akumulyaciyi m i n m a x displaystyle min max liva ta prava tochki intervalu nosiya nechitkoyi mnozhini vihidnoyi zminnoyi w displaystyle w Pri defazifikaciyi metodom centru tyazhinnya zvichajne chitke znachennya vihidnoyi zminnoyi dorivnyuye abscisi centru vagi ploshi obmezhenoyu grafikom krivoyi funkciyi prinalezhnosti vidpovidnoyi vihidnoyi zminnoyi Priklad defazifikaciyi metodom centru tyazhinnya vihidnoyi lingvistichnoyi zminnoyi shvidkist ruhu avtomobilya funkciya prinalezhnosti yakoyi zobrazhena na ris 1 Rezultat defazifikaciyi y 1 displaystyle y 1 40 km god nablizhene znachennya Risunok 1 Defazifikaciya metodom centru tyazhinnya Metod centru vagi dlya odnotochkovih mnozhin Centr vagi angl Centre of Gravity for Singletons CoGS dlya odnotochkovih mnozhin rozrahovuyetsya za formuloyu y i 1 n x i m x i i 1 n m x i displaystyle y frac sum i 1 n x i cdot mu x i sum i 1 n mu x i de y displaystyle y rezultat defazifikaciyi x displaystyle x zminna sho vidpovidaye vihidnij lingvistichnij zminnij w displaystyle w m x displaystyle mu bigl x bigr funkciya prinalezhnosti nechitkoyi mnozhini sho vidpovidaye vihidnij zminnij w displaystyle w pislya etapu akumulyaciyi n displaystyle n chislo odnotochkovih odnoelementnih nechitkih mnozhin kozhne z yakih harakterizuye yedine znachennya rozglyanutoyi vihidnij lingvistichnoyi zminnoyi Priklad defazifikaciyi metodom centru tyazhinnya dlya odnotochkovih mnozhin vihidnoyi lingvistichnoyi zminnoyi shvidkist ruhu avtomobilya funkciya prinalezhnosti yakoyi zobrazhena na ris 2 U comu vipadku rezultat defazifikaciyi y 1 displaystyle y 1 41 km god nablizhene znachennya Risunok 2 Defazifikaciyi metodom centru tyazhinnya dlya odnotochkovih mnozhin Metod centru ploshi Centr ploshi angl Centre of Area Bisector of Area SoA dorivnyuye y u displaystyle y u de znachennya u displaystyle u viznachayetsya z rivnyannya m i n u m x d x u m a x m x d x displaystyle int min u mu x cdot dx int u max mu x cdot dx de y displaystyle y rezultat defazifikaciyi y u displaystyle y u x displaystyle x zminna sho vidpovidaye vihidnij lingvistichnij zminnij w displaystyle w m x displaystyle mu bigl x bigr funkciya prinalezhnosti nechitkoyi mnozhini sho vidpovidaye vihidnij zminnij w displaystyle w pislya etapu akumulyaciyi m i n m a x displaystyle min max liva ta prava tochki intervalu nosiya nechitkoyi mnozhini vihidnoyi zminnoyi w displaystyle w Inshimi slovami centr ploshi dorivnyuye abscisi yaka dilit ploshu obmezhenu grafikom krivoyi funkciyi nalezhnosti vidpovidnoyi vihidnoyi zminnoyi na dvi rivni chastini Inodi centr ploshi nazivayut bisektrisoyu ploshi Cej metod ne mozhe buti vikoristanij u razi odnotochkovih mnozhin Priklad defazifikaciyi metodom centru ploshi funkciyi nalezhnosti vihidnoyi lingvistichnoyi zminnoyi shvidkist ruhu avtomobilya funkciya prinalezhnosti yakoyi zobrazhena na ris 3 Rezultat defazifikaciyi y 1 displaystyle y 1 35 km god nablizhene znachennya Risunok 3 Defazifikaciya metodom centru ploshi Metod livogo modalnogo znachennya Live modalne znachennya angl Left Most Maximum LM rozrahovuyetsya za formuloyu y m i n x m displaystyle y min x m de y displaystyle y rezultat defazifikaciyi x m displaystyle x m modalne znachennya moda nechitkoyi mnozhini vidpovidnoyi vihidnoyi zminnoyi w displaystyle w pislya akumulyaciyi Inshimi slovami znachennya vihidnoyi zminnoyi viznachayetsya yak moda nechitkoyi mnozhini dlya vidpovidnoyi vihidnoyi zminnoyi abo najmensha z mod sama liva yaksho nechitka mnozhina maye kilka modalnih znachen Priklad defazifikaciyi metodom livogo modalnogo znachennya vihidnoyi lingvistichnoyi zminnoyi shvidkist ruhu avtomobilya funkciya prinalezhnosti yakoyi zobrazhena na ris 4 U comu vipadku 24 km god nablizhene znachennya Risunok 4 Defazifikaciya metodom livogo modalnogo znachennya Metod pravogo modalnogo znachennya Prave modalne znachennya angl Right Most Maximum RM rozrahovuyetsya za formuloyu y m a x x m displaystyle y max x m de y displaystyle y rezultat defazifikaciyi x m displaystyle x m modalne znachennya moda nechitkoyi mnozhini vidpovidnoyi vihidnoyi zminnoyi w displaystyle w pislya akumulyaciyi U comu vipadku znachennya vihidnoyi zminnoyi takozh viznachayetsya yak moda nechitkoyi mnozhini dlya vidpovidnoyi vihidnoyi zminnoyi abo najbilsha z mod sama prava yaksho nechitka mnozhina maye kilka modalnih znachen Priklad defazifikaciyi funkciyi nalezhnosti vihidnoyi lingvistichnoyi zminnoyi shvidkist ruhu avtomobilya zobrazhenij na ris 5 U comu vipadku rezultat defazifikaciyi y 1 displaystyle y 1 54 km god nablizhene znachennya metodom pravogo modalnogo znachennya Risunok 5 Defazifikaciya metodom pravogo modalnogo znachennya Metod serednogo maksimumu Serednij maksimum angl Mean Of Maximums MoM znahoditsya yak serednye znachennya z tih pri yakih dosyagayetsya najbilsh e znachennya funkciyi prinalezhnosti ta rozrahovuyetsya za formuloyu y 1 N i 1 n y i displaystyle y frac 1 N sum i 1 n y i de y i a 1 b 1 displaystyle y i in a 1 b 1 serednye znachennya zminnih sho mayut maksimalni znachennya funkciyi prinalezhnosti Priklad defazifikaciyi metodom serednogo maksimumu vihidnoyi lingvistichnoyi zminnoyi shvidkist ruhu avtomobilya funkciya prinalezhnosti yakoyi zobrazhena na ris 6 U comu vipadku rezultat defazifikaciyi y 1 displaystyle y 1 29 km god nablizhene znachennya Risunok 6 Defazifikaciya metodom serednogo maksimumuMisce defazifikaciyi v sistemi nechitkogo vivedennyaU sistemi nechitkogo vivedennya ris 7 za etap defazifikaciyi vidpovidaye specialnij blok defazifikator blok defazifikaciyi Blok defazifikaciyi peretvoryuye nechitki dani z vihodu bloku rishen v chitku velichinu dlya podalshogo vikoristannya Risunok 7 Sistema nechitkogo vivedennyaDivis takozhMashina logichnogo vivedennya Algoritm Mamdani Nechitka logika Fazifikaciya Lingvistichna zminna Funkciya prinalezhnosti Produkcijni pravilaDzherela informaciyiLeonenkov A V Nechetkoe modelirovanie v srede MATLAB i fuzzyTECH A V Leonenkov SPb BHV Peterburg 2005 736 s Shtovba S D Vvedenie v teoriyu nechetkih mnozhestv i nechetkuyu logiku Vinnica Izdatelstvo VGTU 2001 198 s Ce nezavershena stattya z matematiki Vi mozhete dopomogti proyektu vipravivshi abo dopisavshi yiyi