云模型简介及个人理解matlab程序
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云模型粒子群matlab
云模型和粒子群优化算法都是计算机科学和工程领域中的重要概念。
云模型是一种描述不确定性、模糊性和复杂性的数学模型,它可以用来处理模糊信息和不确定性问题。
而粒子群优化算法是一种启发式优化算法,灵感来源于鸟群觅食的行为,通过模拟鸟群中个体的行为来寻找最优解。
在MATLAB中,你可以使用云模型和粒子群优化算法来解决各种问题。
对于云模型,MATLAB提供了模糊逻辑工具箱,可以用来建立和分析模糊系统,进行模糊推理和模糊控制等操作。
你可以使用MATLAB 中的模糊逻辑工具箱来创建云模型,并进行模糊推理和模糊控制。
对于粒子群优化算法,MATLAB也提供了相应的工具箱,比如Global Optimization Toolbox中的粒子群算法。
你可以使用MATLAB 中的粒子群算法来解决各种优化问题,比如函数优化、参数估计等。
如果你想结合云模型和粒子群优化算法,你可以先使用云模型处理模糊信息和不确定性,然后将处理过的信息输入到粒子群优化
算法中进行优化。
这样可以更好地处理复杂系统中的模糊和不确定性问题,并找到最优解。
总的来说,在MATLAB中结合云模型和粒子群优化算法可以帮助你解决各种复杂的模糊、不确定性和优化问题,为工程和科学领域的研究和实践提供有力的支持。
希望这个回答能够帮助到你。
第一篇MATLAB入门第1章MATLAB简介MATLAB(Matrix Laboratory)是由MathWorks公司于1984年推出的一套科学计算软件,分为总包和若干个工具箱。
它具有强大的矩阵计算和数据可视化能力。
1.1 MATLAB的主要特点该软件的主要特点:⑴简单易学:MATLAB是一门编程语言,其语法规则与一般的结构化高级编程语言大同小异,而且使用更方便,具有一般语言基础的用户很快就可以掌握。
⑵代码短小高效:由于MATLAB已经将数学问题的具体算法编成了现成的函数,用户只要熟悉算法的特点、使用场合、函数的调用格式和参数意义等,通过调用函数很快就可以解决问题,而不必花大量的时间纠缠于具体算法的实现。
⑶计算功能非常强大:该软件具有强大的矩阵计算功能,利用一般的符号和函数就可以对矩阵进行加、减、乘、除运算以及转置和求逆等运算,而且可以处理稀疏矩阵等特殊的矩阵,非常适合于有限元等大型数值算法的编程。
此外,该软件现有的数十个工具箱,可以解决应用中的很多数学问题。
⑷强大的图形绘制和处理功能:该软件可以绘制常见的二维三维图形,还可以对三维图形进行颜色、光照、材质、纹理和透明性设置并进行交互处理。
⑸可扩展性能:可扩展性能是该软件的一大优点,用户可以自己编写M文件,组成自己的工具箱,方便地解决本领域内常见的计算问题。
此外,利用MATLAB编译器可以生成独立的可执行程序,从而可以隐藏算法并避免依赖MATLAB。
1.2 MATLAB桌面简介启动MATLAB时,MA TLAB的桌面如图1-1。
可以根据需要改变桌面外观,包括移动、缩放和关闭工具窗口等。
MATLAB桌面包括表1-1中的几种工具窗口,在默认情况下,它们中间有一些没有显示。
1.2.1 启动按钮(“Start”)打开MATLAB主界面以后,单击“Start”按钮,显示一个菜单,利用“Start”菜单及其子菜单中的选项,可以直接打开MA TLAB的有关工具。
第三章云模型简介在人类认知以及进行决策过程中,语言文字是一种强有力的思维工具,它是人类智能和其他生物智能的根本区别。
人脑进行思维不是纯粹地应用数学知识,而是靠自然语言特别是客观事物在人脑中的反映而形成的概念。
以概念为基础的语言、理论、模型是人类描述和理解世界的方法。
自然语言中,常常通过语言值,也就是词来表示概念。
而语言值、词或概念与数学和物理的符号的最大区别就是其中包含太多的不确定性。
在人工智能领域,不确定性的研究方法有很多,主要有概率理论,模糊理论,证据理论和粗糙集理论;对于确定性系统的不确定性的研究还有混沌和分形的方法。
这些方法从不同的视角研究了不确定性,优点是:有切入点明确、边界条件约束清楚、能够对问题进行深入研究等,但是在研究中常常将不确定性分成模糊性和随机性分开进行研究,然而两者之间有很强的关联性,往往不能完全的分开。
随机性是指有明确定义但是不一定出现的事件中所包含的不确定性。
例如在投掷硬币试验中,硬币落地时要么有国徽的一面向上,要么标有分值的一面向上,结果是明确的可以预知的,但是每次试验结果是随机的。
概率论和数理统计是研究和揭示这种随机现象的一门学科,至今已有几百年的研究历史.模糊性是另一种不确定性,是已经出现的但是很难精确定义的事件中所包含的不确定性。
在日常工作和生活中存在着许多模糊概念,如“胖子”“年轻人”“收入较高”等。
为处理这些模糊概念,引入了模糊集的概念[41],使用隶属度来刻画模糊事物彼此间的程度。
隶属度函数常用的确定方法有模糊统计法、例证法专家经验法等,这些方法确定隶属度函数的过程是确定的,本质上说是客观的,但每个人对于同一个模糊概念的认识理解存在差异,因此有很强的主观性,而且一旦隶属度函数确定之后,得到的概念、定理等包含着严密的数学思维,其不具有任何模糊性。
针对上述问题李德毅院士在传统的概率统计理论和模糊理论的基础上提出了定性定量不确定性转换模型——云模型,实现定性概念和定量值之间的不确定性转换。
MATLAB模型构建与优化方法介绍一、引言MATLAB(Matrix Laboratory)是一种强大而灵活的数值计算与数据可视化软件,广泛应用于科学、工程、金融等各个领域。
在模型构建与优化方面,MATLAB提供了丰富的工具和函数,使得用户可以方便地进行模型构建和参数优化。
二、MATLAB模型构建在MATLAB中,模型构建是指通过定义变量、方程和约束条件,将实际问题转化为数学模型。
MATLAB提供了多种方式来构建模型,其中最常用的是使用符号运算工具箱。
符号运算工具箱提供了符号计算的功能,可以在MATLAB中创建符号变量、符号函数和符号表达式。
用户可以使用符号计算工具箱对数学公式进行展开、求导、积分等操作,从而方便地构建数学模型。
例如,我们可以使用符号计算工具箱来构建一个简单的线性回归模型。
首先,创建符号变量x和y,表示输入和输出变量。
然后,定义线性模型的表达式为y =a*x + b,其中a和b为待求参数。
最后,通过最小二乘法等方法,可以求解出最优的参数值。
除了符号运算工具箱外,MATLAB还提供了其他模型构建工具,如优化工具箱、神经网络工具箱等。
用户可以根据具体需求选择合适的工具进行模型构建。
三、MATLAB模型优化模型优化是指通过调整模型参数,使得模型能够更好地拟合实际数据或达到最优性能。
MATLAB提供了多种优化方法,包括数值优化、遗传算法、模拟退火等。
1. 数值优化数值优化是一类通过迭代求解数值问题的方法。
MATLAB中的数值优化工具箱提供了多种数值优化算法,包括最小二乘法、非线性规划、最大似然估计等。
用户可以根据具体情况选择合适的算法进行优化。
例如,我们可以使用最小二乘法来优化线性回归模型中的参数。
最小二乘法通过最小化实际输出与模型输出之间的误差平方和,来得到最优的参数估计。
MATLAB中的lsqcurvefit函数可以方便地进行最小二乘法优化,用户只需提供模型函数和初始参数值即可。
2. 遗传算法遗传算法是一种模拟生物进化过程的启发式优化算法。
随着不确定性研究的深入,越来越多的科学家相信,不确定性是这个世界的魅力所在,只有不确定性本身才是确定的。
在众多的不确定性中,随机性和模糊性是最基本的。
针对概率论和模糊数学在处理不确定性方面的不足,1995年我国工程院院士李德毅教授在概率论和模糊数学的基础上提出了云的概念,并研究了模糊性和随机性及两者之间的关联性。
自李德毅院士等人提出云模型至今,云模型已成功的应用到自然语言处理、数据挖掘、决策分析、智能控制、图像处理等众多领域.
设是一个普通集合。
, 称为论域。
关于论域中的模糊集合,是指对于任意元素都存在一个有稳定倾向的随机数,叫做对的隶属度。
如果论域中的元素是简单有序的,则可以看作是基础变量,隶属度在上的分布叫做隶属云;如果论域中的元素不是简单有序的,而根据某个法则,可将映射到另一个有序的论域上,中的一个且只有一个和对应,则为基础变量,隶属度在上的分布叫做隶属云[1] 。
数字特征
云模型表示自然语言中的基元——语言值,用云的数字特征——期望Ex,熵En和超熵He表示语言值的数学性质[3] 。
期望Ex:云滴在论域空间分布的期望,是最能够代表定性概念的点,是这个概念量化的最典型样本。
熵En:“熵”这一概念最初是作为描述热力学的一个状态参量,此后又被引入统计物理学、信息论、复杂系统等,用以度量不确定的程度。
在云模型中,熵代表定性概念的可度量粒度,熵越大,通常概念越宏观,也是定性概念不确定性的度量,由概念的随机性和模糊性共同决定。
一方面, En是定性概念随机性的度量,反映了能够代表这个定性概念的云滴的离散程度;另一方面,又是定性概念亦此亦彼性的度量,反映了在论域空间可被概念接受的云滴的取值范围。
用同一个数字特征来反映随机性和模糊性,也必然反映他们之间的关联性。
超熵He:熵的不确定性度量,即熵的熵,由熵的随机性和模糊性共同决定。
反映了每个数值隶属这个语言值程度的凝聚性,即云滴的凝聚程度。
超熵越大,云的离散程度越大,隶属度的随机性也随之增大,云的厚度也越大。
1.绘制云图
Ex=18
En=2
He=0.2
hold on
for i=1:1000
Enn=randn(1)*He+En;
x(i)=randn(1)*Enn+Ex;
y(i)=exp(-(x(i)-Ex)^2/(2*Enn^2)); plot(x(i),y(i),'*')
end
Ex=48.7
En=9.1
He=0.39
hold on
for i=1:1000
Enn=randn(1)*He+En;
x(i)=randn(1)*Enn+Ex;
y(i)=exp(-(x(i)-Ex)^2/(2*Enn^2));
plot(x(i),y(i),'*')
end
2.求期望、熵及超熵
X1=[51.93 52.51 54.70 43.14 43.85 44.48 44.61 52.08]; Y1=[0. 0.921875 0. 0. 0. 0.7808988764 0. 0.9143258427]; m=8;
Ex=mean(X1)
En1=zeros(1,m);
for i=1:m
En1(1,i)=abs(X1(1,i)-Ex)/sqrt(-2*log(Y1(1,i)));
end
En=mean(En1);
He=0;
for i=1:m
He=He+(En1(1,i)-En)^2;
end
En=mean(En1)
He=sqrt(He/(m-1))
3.平顶山so2环境:
X1=[0.013 0.04 0.054 0.065 0.07 0.067 0.058 0.055 0.045];
Y1=[0.175675676 0.540540541 0.72972973 0.878378378 0.945945946 0.905405405 0.783783784 0.743243243 0.608108108];
m=9;
Ex=mean(X1)
En1=zeros(1,m);
for i=1:m
En1(1,i)=abs(X1(1,i)-Ex)/sqrt(-2*log(Y1(1,i)));
end
En=mean(En1);
He=0;
for i=1:m
He=He+(En1(1,i)-En)^2; end
En=mean(En1)
He=sqrt(He/(m-1))
1.绘制正向云图
Ex=18
En=2
He=0.2
hold on
for i=1:1000
Enn=randn(1)*He+En;
x(i)=randn(1)*Enn+Ex;
y(i)=exp(-(x(i)-Ex)^2/(2*Enn^2));
plot(x(i),y(i),'*')
end
Ex=48.7
En=9.1
He=0.39
hold on
for i=1:1000
Enn=randn(1)*He+En;
x(i)=randn(1)*Enn+Ex;
y(i)=exp(-(x(i)-Ex)^2/(2*Enn^2));
plot(x(i),y(i),'*')
end
2.逆向云发生器中需要剔除隶属度大于0. 9999 的云滴,剩
下个云滴。
代码如下:
x=[51.93,52.51,54.7,56.96,43.14,43.85,44.48,44.61,52.08]; y=[0.,0.921875,0.,1,0.,0.,0.7808988764,0.,0.9143258427]; X1=x;
Y1=y;
i=1;n=9;flag=0;m=0;
while i<=(n-flag)
if Y1(1,i)>0.9999
Y1(:,i)=[];
X1(:,i)=[];
flag=flag+1;
else
i=i+1;
m=m+1;
end
end
m
X1
Y1
输出:
m=8
X1=[51.93 52.51 54.70 43.14 43.85 44.48 44.61 52.08];%除以去掉的56.96得到Y1,云模型在水资源供求预测中的应用Y1=[0. 0.921875 0. 0. 0. 0.7808988764 0. 0.9143258427];%确定度或者隶属度
求期望、熵及超熵
X1=[51.93 52.51 54.70 43.14 43.85 44.48 44.61 52.08];%除以去掉的56.96得到Y1,云模型在水资源供求预测中的应用Y1=[0. 0.921875 0. 0. 0. 0.7808988764 0. 0.9143258427];%确定度或者隶属度
m=8;
Ex=mean(X1)
En1=zeros(1,m);
for i=1:m
En1(1,i)=abs(X1(1,i)-Ex)/sqrt(-2*log(Y1(1,i))); end
En=mean(En1);
He=0;
for i=1:m
He=He+(En1(1,i)-En)^2;
end
En=mean(En1)
He=sqrt(He/(m-1))。