دانلود پایان نامه ارشد با موضوع مجموعه های فازی، سیستم استنتاج فازی، متغیر زبانی، منطق فازی

دانلود پایان نامه ارشد

که همگی حاوی درجاتی از عدم قطعیت می باشند؛ تعریف می شود. در نتیجه، اعداد فازی بهتر از اعداد قطعی می توانند ارزش های زبانی را در جنبه های کیفی بیان نمایند. بر این اساس، ارزشی که در توسعه متغیر فازی زبانی ایجاد می گردد، به عنوان مقادیر فازی در نظر گرفته می شوند. سپس این مقادیر به معیاری جهت اندازه گیری ویژگی های اشیاء تبدیل می شوند (Lee, 2008; Ou, 2009; Wang et al., 2010).
یک متغیر زبانی با مشخصه های X)، T، U ، (M بیان می شود که در آن:
X : برابر با متغیر زبانی است.
T: مجموعه ای از ارزش های زبانی است که X می تواند اخذ کند (اعداد فازی در مجموعه مرجع U تعریف شده اند)، به عنوان مثال اعضای مجموعه T شامل مقادیر کم، متوسط، بالا و نسبتا بالا است (:T }کم، متوسط​​، بالا ، نسبتا بالا{)
: U دامنه ای است که در آن متغیر زبانی X ارزش های کمی دارد، به عنوان مثال از متوسط تا زیاد
:M قاعده ای که هر مقدار زبانی موجود در مجموعه T را با یک مجموعه فازی در U مرتبط می سازد، به عنوان مثال، متغیرX ممکن است با ارزش عضویت 0.3 دارای مقدار متوسط بوده و با ارزش عضویت 0.7 در مجموعه فازی Uدارای مقدار بالا باشد.
مفهوم متغیر زبانی یک قالب مناسب جهت بیان ریاضی مفاهیم پیچیده و مبهم ذهنی به خصوص در مواردی که نیاز به طبقه بندی حالتهای مختلف از یک مفهوم داشته باشیم، در اختیار قرار دهد (آذر و همکاران، 1389؛ مير حسين و همکاران، 1388).
2-20) مجموعه های فازی
بر خلاف مجموعه های کلاسیک که شامل اشیاء با ویژگی های دقیق و مقادیر مشخص توابع عضویت بودند، مجموعه های فازی شامل درجات مختلف عضویت در بازه پیوسته [0-1] می باشند، که در آن ‘0’ با عدم عضویت و ‘1’ با عضویت کامل مطابقت دارد. تابع عضویت یک مجموعه فازی ~ A به صورت زیر تعریف می شود :

که در آن A (X) درجه عضویت x در مجموعه فازی ~ A است.
عدد فازی مثلثی، یک مجموعه فازی پیوسته است که تابع عضویت آن به صورت زیر می باشد:

شکل 2-1) تابع عضویت مثلثی
اعداد فازی مثلثی به صورت سه تایی (a , b , c) نشان داده می شوند .هر عدد قطعی مانند m را نیز می توان به صورت عدد فازی (m,m,m) نشان داد (دانشور و لايزالي، 1388؛ Cho, 2011). از ميان اعداد مختلف فازي، اعداد فازي مثلثي و ذوزنقه اي به دلیل سادگی در استفاده از پر کاربردترین و پر اهميت ترين توابع مورد استفاده در منطق فازی محسوب مي گردند (اسماعيل پور، 1388).

2-21) استنتاج فازی
استنتاج فازی فرایندی است که طی آن نگاشت از ورودی ها به خروجی ها با استفاده از منطق فازی فرموله می گردد. با توجه به نگاشت انجام شده یک تصمیم اتخاذ شده و یا یک الگو تشخیصص داده می شود. سیستم های اسنتاج فازی دارای کاربردهای موفقی در زمینه های کنترل خودکار، طبقه بندی داده ها، تحلیل تصمیم ها و سیستم های خبره می باشند. براي شروع كار با يك سيستم استنتاج فازي مهمترين قسمت، تعيين تعداد قوانين اگر – آنگاه فازي بهينه جهت ايجاد رابطه اي منطقي بين ورودي و خروجي، تعداد و نوع تابع عضويت، پارامترهاي آن ها و روش فازي زدایی است. گام های اصلی برای ارزیابی پیاده سازی این سیستم به شرح زیر است:

در فرآيند استنتاج فازي، 5 مرحله بايد انجام گيرد:
2-21-1) فازي سازي متغيرهاي ورودي: ساخت ساختار سلسله مراتبی عناصر تصمیم گیری از قبیل ضوابط و معیارهای فرعی
گام اول در سیستم های استنتاج فازی، دریافت ورودی ها و تعیین درجه عضویت آن ها به هر یک از مجموعه های فازی از طریق توابع عضویت می باشد. ساختار سلسله مراتبی با استفاده از در نظر گرفتن هدف کلی به عنوان ریشه درخت تصمیم گیری و ساخت هر یک از معیار های اصلی در زیر مجموعه آن شکل می گیرد. بدین منظور یک لیست از معیارها طراحی می گردد و سپس به هر یک وزن مناسبی که منعکس کننده اهمیت نسبی آن ها است با مقداری میان0 و 1 که جمع کلیه اوزان برابر با 1 است، تخصیص داده می شود. خروجی این مرحله یک درجه فازی است که میزان عضویت ورودی را در محموعه فازی تعیین می کند (این خروجی همواره یک عدد مابین 0 و 1 است).

2-21-2) به كار بردن عملگرهاي (و ؛ يا (:امتیاز دهی و اولویت بندی فاکتورها و معیارهایی که مرتبط با یک شاخص هستند و محاسبه وزن هر معیار با استفاده از روش مقایسه ای
پس از فازی سازی ورودی ها؛ درجه درستی هر یک از اجزای قسمت فرض تعیین شده است. در صورتی که قسمت فرض دارای چندین بخش باشداز عملگرهای فازی برای ترکیب درجه درستی بخش ها و تولید یک عدد به عنوان درجه درستی قسمت فرض استفاده می شود. عدد حاصل از این فرایند به تابع خروجی اعمال می شود. در این راستا، می توان از عملگرهای منطقی “و” و “یا” برای تبیین عملگرها استفاده نمود.

2-21-3) استنتاج از مقدمه به نتيجه: تعریف مجموعه فازی و توابع عضویت برای ویژگی های کمی
ابتدا باید وزن هر قاعده را مشخص نمود. هر قاعده تعریف شده دارای وزنی مابین 0 و 1 می باشد. این مقدار بر روی مقدار به دست آمده از قسمت فرض اعمال می گردد. پس از تخصیص مقادیر مناسب به وزن های هر یک از قواعد روش دلالت پیاده سازی می شود. قسمت نتیجه یک مجموعه فازی تعیین شده توسط تابع عضویت می باشد. این قسمت با استفاده از یک تابع توسط عدد حاصل از قسمت فرض، تغییر شکل داده می شود. ورودی فرایند دلالت؛ یک عدد و خروجی آن یک مجموعه فازی می باشد. فرایند دلالت به ازای هر قاعده پیاده سازی می شود.
توابع عضویت با ارزش های صفات کمی مرتبط با هر فرآیند در محدوده بین 0 و 1 منطبق می گردند. امتیاز هر فاکتور از ضرب نمره آن در وزن مربوطه خود محاسبه می شود.

2-21-4) تركيب نتايج قوانين: ساخت ماتریس مقایسه فازی
از آن جا که در سیستم استنتاج فازی تصمیمات بر اساس ارزیابی همه قواعد اتخاذ می شود، لذا قواعد بایستی با هم ترکیب شوند. ترکیب (تجمیع) فرایندی است که طی آن مجموعه های فازی ارائه دهنده خروجی هر یک از قواعد با هم در قالب یک مجموعه فازی ترکیب می شوند. در واقع در این مرحله ماتریس قضاوت فازی پس از ضرب عدد فازی هر یک از معیارها و وزن معیار مربوطه و جمع کلی معیارها، به دست می آید. بر این اساس، رتبه فازی هر یک از معیار ها محاسبه می شود و پس از آن ماتریس رتبه بندی یا قضاوت فازی با استفاده از توابع عضویت فازی تعریف شده در مرحله 3 ایجاد می گردد. محاسبه نمره کل با جمع نمرات حاصل از وزن هر فاکتور در عدد فازی مربوطه محاسبه می شود. عملیات ترکیب تنها یکبار به ازای هر متغیر خروجی انجام می پذیرد. لیست توابع خروجی برش یافته طی فرایند دلالت ورودی، فرآیند ترکیب را تشکیل می دهند. خروجی این مرحله، یک مجموعه فازی یه ازای هر متغیر خروجی می باشد.

2-21-5) فازی زدایی: محاسبه امتیاز نهایی
ورودی این مرحله، یک مجموعه فازی (حاصل مرحله ترکیب نتایج قوانین) و خروجی آن یک عدد می باشد. منطق فازی در طی مراحل میانی به ارزیابی قواعد کمک می کند اما خروجی مطلوب به ازای هر متغیر عموما یک عدد است. چراکه حاصل ترکیب مجموعه های فازی، محدوده ای از مقادیر خروجی می باشد و نیاز است تا با استفاده از غیر فازی کردن به روش هایی نظیر مرکز جرم، یک مقدار خروجی مشخص ایجاد گردد (کیا، 1389). بنابراین در این مرحله ارزش فازی شده متغیر خروجی محاسبه می شود، و پس از آن، رتبه متغیر فوق به دست خواهد آمد. بر این اساس یک توصیه بر اساس حداکثر نمره کل به دست می آید (Chen et al., 2010; Cho, 2011; Chou and Chang(b), 2008; Kilincci, 2011; Ou, 2009).
2-22) سیستم استنتاج فازی1
هر سیستم استنتاج نیاز به مجموعه ای از توابع عضویت فازی به عنوان ورودی یا خروجی و مجموعه ای از قوانین فازی برای موتور قاعده خود دارد. ورودی و خروجی، دو عنصر اساسی در سیستم استنباط فازی هستند. ورودی شامل برخی مفاهیم لفظی مبهم و نا دقیق برای یک رویداد خاص بوده و خروجی یک مجموعه ای فازی یا مجموعه ای دقیق از ویژگی های خاص می باشد. در این رابطه، یک سیستم استنتاج فازی از قواعد فازی اگر- آنگاه استفاده می نماید و می تواند جنبه های کیفی دانش بشری و فرایند استدلال انسان را بدون استفاده از تجزیه و تحلیل دقیق کمی مدل نماید. این سیستم با استفاده از تئوری مجموعه فازی می تواند روابط ورودی – خروجی یا دانش صریح انسان را در قالب قوانین اگر – آنگاه بیان نماید (Efendigil, 2009).

با توجه به آن چه تا کنون بیان شد، باید اشاره شود که هر سيستم فازي از سه جزء زیر تشکیل یافته است:
1. مجموعه هاي ورودي و خروجي فازي
2. پايگاه قواعد فازي
3. موتور استنتاج فازي

بر این اساس، مجموعه هاي ورودي و خروجي فازي، همان متغیر های ورودی و خروجی پژوهش هستند که محقق به دنبال یافتن رابطه میان آن ها است. پس از متغیرهای ورودی و خروجی، پایگاه قواعد فازی دومین جز از سیستم فازی به شمار می رود. بدست آوردن مجموعه اي با قواعد منطقي فازي، با استفاده از دانش افراد خبره يا دانش حوزة مورد بررسي و تركيب آنها در يك چهارچوب مشخص براي نتيجه گيري از مجموعه قواعد، امکان پذیر می گردد. مجموعة اين قواعد كه به صورت “اگر- آنگاه” بيان مي شوند، را پايگاه قواعد فازي گويند. در نهایت جز سوم سیستم استنتاج فازی، موتور استنتاج فازی است که در آن استنتاج مجموعة قواعد فازي براساس معيارها و ويژگيهاي خاص صورت می گیرد. موتور استنتاج فازي، قواعد موجود در پايگاه قواعد فازي را بوسيلة نگاشتي از يك مجموعه فازي مشخص به مجموعه فازي مشخص ديگري تركيب مي كند. از آنجايي كه در اغلب كاربردها، ورودي و خروجي سيستم فازي اعداد حقيقي هستند، لازم است واسطه هايي بين موتور استنتاج فازي و محيط ايجاد شود. اين واسطه ها عبارتند از فازي سازها (Fuzzifier) و غيرفازي سازها(Defuzzifier) . اين واسطه ها نيز جزيي ازسيستم فازي محسوب مي شوند (صادقي و همکاران، 1389؛ مشیری و همکاران، 1385).

در حقیقت سیستم استنتاج فازي، به محقق کمک می کند تا فرآيند فرموله كردن نگاشت ورودي داده شده به يك خروجي با استفاده از منطق فازي را صورت دهد. دو نوع روش پر كاربرد در سيستم استنتاج فازي وجود دارد:

1. نوع ممداني و اصيليان (Mamdani & Assilian – FIS): روش ممداني براي سيستم هاي استنتاج فازي در سال 1975 توسط ابراهیم ممدانی در راستای کنترل یک ماشین بخار ابداع شد و براي كنترل تركيب يك موتور بخار و بويلر، با استفاده از تركيب قواعد كنترل زباني كه در تجربيات عملگرهاي انساني وجود دارد، به كار گرفته شد. این روش از جمله اولین تئوری های فازی مربوط به سیستم های کنترلی می باشد. در استنتاج Mamdani توابع عضویت خروجی مجموعه فازی، باید غیر فازی گردد. این امر ممکن بوده و در بسیاری از موارد بهینه تر از استفاده از یک تابع عضویت خروجی (که تحت عنوان تابع عضویت خروجی یگانه شناخته می شود) می باشد.

2. نوع سوگنو (Takagi-Sugeno-Kang – TSK-FIS): روش سوگنو كه براي سيستم هاي استنتاج فازي در سال 1985معرفي گرديد. این روش در بسياري از موارد شبيه روش ممداني است. لیکن مهم ترين تفاوت این دو روش در خروجي آنها است، به طوري كه در سيستم ممداني خروجي بصورت يك مجموعه فازي است كه بايد دِفازي شوند ولي در سيستم سوگنو خروجي بصورت خطي يا ثابت است (MATLAB user’s guide, 2006).

در خصوص انواع روش های استنتاج فازی باید گفت که روش استنتاج فازی Mamdani رایج ترین متدولوژی فازی می باشد. این روش با کاهش محاسبات مورد نیاز، کارایی فرایند غیر فازی سازی را افزایش می دهد. روش هاي مختلفي براي فازي زدایی خروجي ها در سيستم استنتاج فازي ممداني وجود دارد که هر روش دارای مزایا و معایب خاص خود می باشد. از جمله اين روش ها مي توان به موارد زير اشاره كرد:

1. نصف ماكزيمم (middle of maximum)
2. نيمساز (bisector)
3. مركز ثقل (centroid)
4. ميانگين مقدار ماكزيمم مجموعه خروجي (Mean of maximum: MOM)
5. بزرگترين ماكزيمم (largest of maximum: LOM)
6.

پایان نامه
Previous Entries دانلود پایان نامه ارشد با موضوع منابع سازمان، منطق فازی، سیستم های اطلاعات، حمل و نقل Next Entries دانلود پایان نامه ارشد با موضوع منابع سازمان، سیستم استنتاج فازی، نیازمندی ها، کسب و کار