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Fuzzy Logic and Fuzzy Control

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Fuzzy Logic and Fuzzy Control Powered By Docstoc
					                                  Entwicklungsumgebung
       CIC Lab
                             MATLAB/Simulink für Fuzzy-Systeme
Computational Intelligence
 and Control Laboratory


                                       Jörg Krone, Ulrich Lehmann,
                                 Hans Brenig, Udo Reitz, Michael Schneider




                                                                               2

               SS 2006                      V_3_Fuzzy_Beipiel_MATLAB_Simul_3       1
                                                                                       16
                                                         Inhalt
       CIC Lab
Computational Intelligence
 and Control Laboratory




                             • Blockschaltbild Fuzzy Inference System
                             • Entwurfsschritte bei der Entwicklung eines Fuzzy-Systems
                               unter MATLAB / Simulink
                             • Simulationsumgebung MATLAB / Simulink
                             • Fuzzy System anlegen (FIS-File aufrufen und speichern)
                             • Inputs hinzufügen
                             • Membership Functions benennen und skalieren
                             • Defuzzyfizierung auswählen
                             • Regelwerk anlegen und FIS-File speichern
                             • Ausgangskennlinienfeld anzeigen
                             • Einfache Simulation des Fuzzy-Systems (Ruleview)
                             • Einbindung des Fuzzy-Systems (FIS-File) in Simulink
                             • Quellenverzeichnis

                                                                                          2

               SS 2006                          V_3_Fuzzy_Beipiel_MATLAB_Simul_3              2
                                                                                                  16
                                       Blockschaltbild
       CIC Lab
Computational Intelligence
                                Fuzzy Inference System (FIS)
 and Control Laboratory




                                              R1: WENN ... DANN ...



       e1
                                              R2: WENN ... DANN ...
        .
        .                                                                                                  y
        .
       en
                                              Rn: WENN ... DANN ...

                                                                                    Defuzzyfizierung

                             Fuzzyfizierung


                                                  Regelwerk u. Inferenz
                                                                                                       2

               SS 2006                           V_3_Fuzzy_Beipiel_MATLAB_Simul_3                              3
                                                                                                                   16
                                Entwurfsschritte für ein
                             Fuzzy Inference System (FIS)
       CIC Lab
Computational Intelligence
 and Control Laboratory
                               unter MATLAB / Simulink
             - Wissenserwerb (Befragung, Messung,
               Simulation,…)
             - Wahl der Ein- und Ausgangsgrößen
             - Struktur und Anlegen des Fuzzy-Systems: >> fuzzy
             - Skalierung der Ein- und Ausgangsgrößen
             - Regelbasis erstellen, FIS-Datei speichern: >> fuzzy_name
             - Simulation: >> ruleview(fuzzy_name)
             - Validation: Einbindung und Simulation des Fuzzy-
               Systems mit dem Gesamtsystem unter
               Simulink (Anforderungen erfüllt? Ja -> Ende)
             - Nein: Tuning der Zugehörigkeitsfunktionen                 2

               SS 2006                V_3_Fuzzy_Beipiel_MATLAB_Simul_3       4
                                                                                 16
                                    Simulationsumgebung
       CIC Lab
Computational Intelligence
                                    MATLAB und Simulink
 and Control Laboratory




                             MATLAB (MATrix-LABoratory)
                             Zur numerischen, matrixbasierten Berechnung von mathematischen
                             Aufgabenstellungen und technischen Systemen (zeilenorientiert)


                             Simulink (blockorientiertes Simulationssystem)
                             Zur Modellbildung von komplexen Systemen mit wenig
                             Programmieraufwand (grafische Oberfläche für die Eingabe)




                                                                                              2

               SS 2006                         V_3_Fuzzy_Beipiel_MATLAB_Simul_3                   5
                                                                                                      16
                             Fuzzy-System (Fuzzy Inference
       CIC Lab
                              System) in MATLAB anlegen
Computational Intelligence
 and Control Laboratory




                        Aufruf: >> fuzzy        %Aufruf in Matlab für FIS (Fuzzy
                                                 Inference System)




                                                                                   2

               SS 2006                     V_3_Fuzzy_Beipiel_MATLAB_Simul_3            6
                                                                                           16
                                              Begriffe
       CIC Lab
Computational Intelligence

               •
 and Control Laboratory
                       Aggregation: Prämissenauswertung: Bestimmung des
                       Zugehörigkeitsgrades der Prämisse einer linguistischen Regel durch
                       Verknüpfung der Zugehörigkeitsgrade aller linguistischer Teilprämissen
                       mittels Fuzzy-Operatoren (Zusammenfassung der Beiträge aller Regeln
                       zum Ausgangssignal i.a. mit Fuzzy OR), Synonym Aggregation
               •       Implikation: logische Operation "daraus folgt". Anm.: Die Implikation
                       kann zur Auswertung von WENN-DANN-Regeln verwendet werden (die
                       Weiterleitung des Ausgangswertes einer Regel auf die Lösungsmenge,
                       z.B. mit Min oder Prod).
               •       Fuzzy-System vom Mamdani-Typ: Fuzzy-System, das linguistische
                       Regeln mit einer oder mehreren linguistischen Teilkonklusionen
                       verwendet
               •       Fuzzy-System vom Takagi-Sugeno-Typ: Fuzzy-System, das
                       linguistische Regeln mit einem funktionalen Zusammenhang der
                       Eingangsgrößen als Konklusion verwendet
               •       Konklusion: Schlußfolgerung (DANN-Teil) einer linguistischen Regel.
                       Anm.: Die Konklusion kann aus einer oder mehreren linguistischen
                       Teilkonklusionen bestehen (Fuzzy-Systeme vom Mamdani-Typ) oder
                       ein funktionaler Zusammenhang der Eingangsgrößen sein (Fuzzy-
                       Systeme vom Takagi-Sugeno-Typ).                                          2

               SS 2006                       V_3_Fuzzy_Beipiel_MATLAB_Simul_3                       7
                                                                                                        16
                             Inputs hinzufügen
       CIC Lab
Computational Intelligence
 and Control Laboratory




                                                                    2

               SS 2006           V_3_Fuzzy_Beipiel_MATLAB_Simul_3       8
                                                                            16
                             Membership Functions
       CIC Lab
                             benennen und skalieren
Computational Intelligence
 and Control Laboratory




                                                                      2

               SS 2006             V_3_Fuzzy_Beipiel_MATLAB_Simul_3       9
                                                                              16
                             Membership Functions (MF)
       CIC Lab
                                 unter MATLAB
Computational Intelligence
 and Control Laboratory




                                                                        •   Trapez-MF
                                                                        •   Trapez softline (generalisierte
                                                                            Bell-MF)
                                                                        •   Dreieck-MF
                                                                        •   Gauss-MF
                                                                        •   Kombination von zwei
                                                                            Gaussfunktionen
                                                                        •   S-Form-MF


                                                                        •   Z-Form-MF
                                                                        •   Produkt zweier
                                                                            Sigmoidfunktionen
                                                                        •   Differerenz zweier Sigmoid-
                                                                            Funktionen
                                                                        •   Pi-Form-MF
                                                                        •   Sigmoide-MF
                                                                                                    2

               SS 2006               V_3_Fuzzy_Beipiel_MATLAB_Simul_3                                   10
                                                                                                              16
                                Defuzzyfizierung festlegen
       CIC Lab
Computational Intelligence
 and Control Laboratory




                                                                                                 Flächenschwerpunkt in x-Richtung
                             Lagrest of Maximum
                                     Middel of Maximum
                                            Smallest of Maximum




                                                                                                Beide Flächen (links und rechts)
                                                                                                von der Marke bisector sind gleich

                                                                                                                                2

               SS 2006                                       V_3_Fuzzy_Beipiel_MATLAB_Simul_3                                        11
                                                                                                                                          16
                             Regelwerk: Edit Regel, Add Regel
       CIC Lab
                                    and save FIS-File
Computational Intelligence
 and Control Laboratory




                                 File save to Workspace as: fuzzy_3
                                                                           2

               SS 2006                  V_3_Fuzzy_Beipiel_MATLAB_Simul_3       12
                                                                                    16
                             Viewer für Surface y = f(Inputs)
       CIC Lab
Computational Intelligence
 and Control Laboratory




                             Die Oberfläche des Ausgangskennlinienfeldes
                             y = f(Inputs) kann sehr komfortabel im Raum gedreht
                             und betrachtet werden.                                2

               SS 2006                       V_3_Fuzzy_Beipiel_MATLAB_Simul_3          13
                                                                                            16
                              Einfache Simulation des Fuzzy-
       CIC Lab
                             Systems mit Ruleview für fuzzy_3
Computational Intelligence
 and Control Laboratory



                             MATLAB-Eingabe:




                                                                             2

               SS 2006                    V_3_Fuzzy_Beipiel_MATLAB_Simul_3       14
                                                                                      16
                             Einbindung von fuzzy_3 in
       CIC Lab
                                     Simulink
Computational Intelligence
 and Control Laboratory




                                 Simulink Workspace




                                                                            2

               SS 2006                   V_3_Fuzzy_Beipiel_MATLAB_Simul_3       15
                                                                                     16
                                          Quellenverzeichnis
       CIC Lab
Computational Intelligence
 and Control Laboratory




                     • Fuzzy Control für Ingenieure
                             Jörg Kahlert
                             ISBN 3-528-05460-3
                     • Hoffmann, J.; Brunner, U.: Matlab & Tools für die
                       Simulation dynamischer Systeme
                     • MATLAB Handbuch Fuzzy Logic Toolbox




                                                                                     2

               SS 2006                            V_3_Fuzzy_Beipiel_MATLAB_Simul_3       16
                                                                                              16

				
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posted:8/30/2011
language:German
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