07(模糊理论11用)
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模糊理论总结简介模糊理论(Fuzzy Theory)是一种用于处理不确定性问题的数学方法,其背后的思想是模糊集合论。
模糊理论从模糊集合的角度对问题进行描述和处理,可以克服传统二值逻辑的限制,更符合人类思维的特点。
模糊理论主要应用于控制系统、人工智能、数据挖掘和模式识别等领域。
通过引入模糊概念,模糊理论能够有效处理模糊、不确定或不完全信息的问题,使得决策和系统设计更加灵活和适应实际应用。
模糊概念在模糊理论中,模糊概念是一个介于完全成员和完全非成员之间的概念。
与传统的二值逻辑相比,模糊概念允许元素有一定程度的隶属度。
模糊集合是由一系列隶属度在[0,1]范围内的元素组成的。
模糊概念的隶属函数描述了元素与模糊集合的关系。
常见的隶属函数包括三角函数、高斯函数和sigmoid函数等。
通过对隶属度的计算和操作,可以对元素进行模糊化处理,从而更好地表达和处理不确定性问题。
模糊推理模糊推理是模糊理论的核心。
与传统的逻辑推理相比,模糊推理能够处理模糊或不确定的条件和结论。
模糊推理根据输入的模糊规则和模糊事实,通过模糊逻辑运算得出模糊结论。
模糊推理的过程包括模糊化、模糊规则匹配和模糊合成三个步骤。
模糊化将输入的模糊事实转换为模糊集合,模糊规则匹配对输入的模糊事实和模糊规则进行匹配,模糊合成根据匹配结果和隶属度计算得出最终模糊结论。
模糊推理可以应用于各种决策问题,如模糊控制系统中的规则推理、模糊分类和模糊聚类等。
模糊控制模糊控制是模糊理论的一种重要应用,用于处理带有模糊或不确定性信息的控制问题。
传统的控制方法通常基于精确的模型和确定性的输入,而模糊控制则能够应对系统模型不确定或难以建立的情况。
模糊控制系统由模糊控制器和模糊规则库组成。
模糊控制器负责对输入模糊事实进行模糊推理,得出模糊控制命令。
模糊规则库包含了一系列模糊规则,用于将输入模糊事实映射到输出模糊命令。
模糊控制系统的设计包括确定模糊集合、编写模糊规则和确定隶属函数等步骤。
模糊理论及其应用(FCM 算法)一. 模糊集的基本知识首先说明隶属度函数的概念。
隶属度函数是表示一个对象x 隶属于集合A 的程度的函数,通常记做μA (x),其自变量范围是所有可能属于集合A 的对象(即集合A 所在空间中的所有点),取值范围是[0,1],即0<=μA (x)<=1。
μA (x)=1表示x 完全隶属于集合A ,相当于传统集合概念上的x ∈A 。
一个定义在空间X={x}上的隶属度函数就定义了一个模糊集合A ,或者叫定义在论域X={x}上的模糊子集~A 。
对于有限个对象x 1,x 2,……,x n 模糊集合~A 可以表示为: }|)),({(~X x x x A i i i A ∈=μ (6.1) 有了模糊集合的概念,一个元素隶属于模糊集合就不是硬性的了,在聚类的问题中,可以把聚类生成的簇看成模糊集合,因此,每个样本点隶属于簇的隶属度就是[0,1]区间里面的值。
二. K 均值的介绍K 均值聚类,即众所周知的C 均值聚类,已经应用到各种领域。
它的核心思想如下:算法把n 个向量x j (1,2…,n)分为c 个组G i (i=1,2,…,c),并求每组的聚类中心,使得非相似性(或距离)指标的价值函数(或目标函数)达到最小。
当选择欧几里德距离为组j 中向量x k 与相应聚类中心c i 间的非相似性指标时,价值函数可定义为:∑∑∑=∈=-==c i Gi x k i k c i k c x Ji J 1,21)||||( (6.2)这里∑∑=∈-=c i Gi x k i k k c xJi 1,2)||||(是组i 内的价值函数。
这样J i 的值依赖于G i 的几何特性和c i的位置。
一般来说,可用一个通用距离函数d(x k ,c i )代替组I 中的向量x k ,则相应的总价值函数可表示为:∑∑∑==∈-==c i c i Gi x k i k k c xJi J 11,))d(( (6.3)为简单起见,这里用欧几里德距离作为向量的非相似性指标,且总的价值函数表示为(6.2)式。
模糊理论概述在我们的日常生活中有许多的事物,或多或少都具有模糊性和混淆不清的特性。
“模模糊糊”的概念,是最微妙且难以捉摸,但却又是常見最重要的,但在近代数学中却有了很清晰的定义。
但是所为“模糊”有两种含义,一是佛似关系、一是恍似关系。
模糊理论的观念在强调以模糊逻辑来描述现实生活中事物的等級,以弥补古典逻辑(二值逻辑)无法对不明确定义边界事物描述的缺点。
人类的自然語言在表达上具有很重的模糊性,难以“对或不对”、“好或不好”的二分法来完全描述真实的世界问题。
故模糊理论将模糊概念,以模糊集合的定义,将事件(event)属于这集合程度的归属函数(Membership grade),加以模糊定量化得到一归属度(Membership grade),来处理各种问题。
随着科学的发展,研究对象越加复杂,而复杂的东西难以精确化,这是一个突出的矛盾,也就是说复杂性越高,有意义的精确化能力越低,有意义性和精确性就变成两个互相排斥的特性。
而复杂性却意味着因素众多,以致使我们无法全部认真地去进行考察,而只抓住其中重要的部分,略去次要部分,但这有时会使本身明确的概念也会变得模糊起来,从而不得不采用“模糊的描述”。
模糊理论是在美国加州大学伯克利分校电气工程系的L.A.zadeh教授于1965年创立的模糊集合理论的数学基础上发展起来的,主要包括模糊集合理论.模糊逻辑.模糊推理和模糊控制等方面的内容。
早在20世纪20年代,著名的哲学家和数学家B.Russell就写出了有关"含糊性"的论文.他认为所有的自然语言均是模糊的,比如"红的"和"老的"等概念没有明确的内涵和外延,因而是不明确的和模糊的。
可是,在特定的环境中,人们用这些概念来描述某个具体对象时却又能心领神会,很少引起误解和歧义。
1974年,英国的E.H.Mamdani首次用模糊逻辑和模糊推理实现了世界上第一个实验性的蒸汽机控制,并取得了比传统的直接数字控制算法更好的效果,从而宣告模糊控制的诞生.1980年丹麦的L.P.Holmblad和Ostergard在水泥窑炉采用模糊控制并取得了成功,这是第一个商业化的有实际意义的模糊控制器。