1、5個基本GUI工具與模糊推理系統之間的關系,FIS editor,Fuzzy Inference System,Membership Function editor,Rule editor,Rule viewer,Surface viewer,Read-only tools,FIS 編輯器處理系統的高級屬性：輸入/輸出量的數目、名字。,隸屬度函數編輯器定義與每個變量相對應的隸屬度函數形狀。,規則編輯器定義系統行為的一系列規則。,規則觀察器顯示模糊推理方框圖，可作為診斷工具使用。,顯示輸出輸入之間的依賴關系，可生成和繪制輸出曲面映射。,5個基本GUI可以相互作用并交換信息，它們中的任何一個（包括

2、只讀型觀察器）都可以對工作空間和磁盤進行讀和寫。 對于任意模糊推理系統，可以打開任意和所有5個GUI。 各種GUI窗口可以知道其它GUI窗口的存在，如果需要的話，將更新相關窗口。,GUI構造FIS的過程,INPUT OUTPUT,Rules,INPUT OUTPUT terms terms,The FIS Editor,The Rule Editor,The Membership Function Editor,The General Case,The GUI Editor,GUI構造FIS的過程,例4.1 雙輸入、單輸出小費問題。 小費三條規則： 1. 如果服務差或食品差，那么小費低； 2.

3、 如果服務好，那么小費中等； 3. 如果服務極好或食品極好，那么小費高。 設服務質量和食品質量都用010之間的一個數表示，10表示非常好，試建立一個模糊邏輯推理系統，可根據輸入狀態計算出應付多少小費。,GUI構造FIS的過程,INPUT OUTPUT,Rules,INPUT OUTPUT terms terms,service tip,if service is poor then tip is cheap if service is good then tip is average if service is excellent then tip is generous,service ti

4、p (poor, (cheap, good, average, excellent) generous),The General Case,The Specific Example,從GUI工具輸入輸出,在MATLAB中，模糊系統有兩種保存方式： 保存到磁盤中，文件后綴名為“.fis”; 保存到MATLAB工作空間中，創建一個變量，該變量是一個FIS系統的MATLAB結構，變量名由用戶決定。 注意：如果只將新建的FIS保存到MATLAB工作空間中，而沒有保存到磁盤中，那么在新的MATLAB會話期間，將無法使用該FIS系統。,從GUI工具輸入輸出,從GUI工具輸入輸出,FIS結構,FIS： na

5、me type andMethod orMethod defuzzMethod impMethod aggMethod,FIS層次結構方框圖,一、新建/打開模糊推理系統的方法,1. 在command window中輸入命令行：fuzzy 彈出MATLAB默認的FIS編輯器，是一個單輸入單輸出系統。 以此為基礎可根據用戶需要，新建任意模糊推理系統。 2. 若需要打開已有的模糊推理系統“tipper.fis”，在command window中輸入命令行：fuzzy tipper,FIS編輯器,二、FIS編輯器窗口功能介紹,FIS編輯器,FIS編輯器,二、FIS編輯器窗口功能介紹,FIS編輯器,二、

6、FIS編輯器窗口功能介紹,FIS編輯器,二、FIS編輯器窗口功能介紹,FIS編輯器,二、FIS編輯器窗口功能介紹,FIS編輯器,二、FIS編輯器窗口功能介紹,FIS編輯器,二、FIS編輯器窗口功能介紹,FIS編輯器,二、FIS編輯器窗口功能介紹,三、構造雙輸入單輸出系統增加輸入變量,FIS編輯器,FIS編輯器,三、構造雙輸入單輸出系統增加輸入變量,三、構造雙輸入單輸出系統變量名稱更名,單擊輸入變量圖標 圖標從黑邊黃框，變為紅邊黃框 空白編輯域與該輸入變量相對應,FIS編輯器,FIS編輯器,三、構造雙輸入單輸出系統變量名稱更名,FIS編輯器,三、構造雙輸入單輸出系統保存設置,FIS編輯器,三、構

7、造雙輸入單輸出系統保存設置,FIS編輯器,三、構造雙輸入單輸出系統,隸屬函數編輯器： 一、打開隸屬函數編輯器的方法 二、模糊邏輯工具箱內置的隸屬度函數 三、隸屬函數編輯器窗口功能介紹 四、新建當前變量的隸屬函數 五、修改當前變量的隸屬函數 六、新建自己的隸屬函數,一、打開隸屬度函數編輯器的方法,在FIS編輯器窗口，打開Edit下拉菜單，并選擇 Membership Functions 雙擊輸出變量圖標 在命令行鍵入mfedit,隸屬度函數編輯器,二、模糊邏輯工具箱內置的隸屬度函數,隸屬度函數編輯器,模糊邏輯工具箱中包含了11個內置的隸屬度函數類型，這11個函數又由幾個基函數構成：分段線性函數、

8、高斯分布函數、S形函數、二次和三次多項式曲線。 按MATLAB慣例，所有隸屬度函數的最后兩個字母都是“mf”。 詳見P197“附錄1 模糊邏輯工具箱函數簡介”,三、隸屬度函數編輯器窗口功能介紹,隸屬度函數編輯器,三、隸屬度函數編輯器窗口功能介紹,隸屬度函數編輯器,三、隸屬度函數編輯器窗口功能介紹,隸屬度函數編輯器,四、新建當前變量的隸屬函數,隸屬度函數編輯器,四、新建當前變量的隸屬函數,隸屬度函數編輯器,四、新建當前變量的隸屬函數,隸屬度函數編輯器,四、新建當前變量的隸屬函數,隸屬度函數編輯器,五、修改當前變量的隸屬函數,用鼠標拖動可改變隸屬度函數形狀,隸屬度函數編輯器,六、新建自己的隸屬函數

9、,隸屬度函數編輯器,六、新建自己的隸屬函數,隸屬度函數編輯器,用戶根據需要，用M文件編寫自己的隸屬度函數代碼，并用與11個內置隸屬函數不同的名稱命名。 注意：用戶定義隸屬度函數時，使用的參數不能超過16個。,規則編輯器 一、打開規則編輯器的方法 二、規則編輯器窗口功能介紹 三、規則的插入、改變與刪除,一、打開規則編輯器的方法,在隸屬度函數編輯器窗口，打開Edit下拉菜單，并選擇Edit Rules 在命令行鍵入ruleedit,規則編輯器,二、規則編輯器窗口功能介紹,規則編輯器,二、規則編輯器窗口功能介紹,規則編輯器,二、規則編輯器窗口功能介紹,規則編輯器,二、規則編輯器窗口功能介紹,規則編輯

10、器,詳述格式: if (service is poor) or (food is rancid) then (tip is cheap) 符號格式: (service=poor) = (tip=cheap) 索引格式: 1 (1) : 1,二、規則編輯器窗口功能介紹,規則編輯器,三、規則的插入、改變與刪除,規則編輯器,規則觀察器 一、打開規則觀察器的方法 二、規則觀察器窗口功能介紹,一、打開規則觀察器的方法,在FIS編輯器、或隸屬函數編輯器、或規則編輯器窗口，打開View下拉菜單，并選擇Rules,規則觀察器,二、規則觀察器窗口功能介紹,規則觀察器,二、規則觀察器窗口功能介紹,規則觀察器,二、

11、規則觀察器窗口功能介紹,規則觀察器,二、規則觀察器窗口功能介紹,規則觀察器,二、規則觀察器窗口功能介紹,規則觀察器,二、規則觀察器窗口功能介紹,規則觀察器,曲面觀察器 一、打開曲面觀察器的方法 二、曲面觀察器窗口功能介紹,一、打開曲面觀察器的方法,在FIS編輯器、或隸屬函數編輯器、或規則編輯器窗口，打開View下拉菜單，并選擇Surface,曲面觀察器,曲面觀察器,二、曲面觀察器窗口功能介紹,曲面觀察器,二、曲面觀察器窗口功能介紹,曲面觀察器,二、曲面觀察器窗口功能介紹,曲面觀察器,二、曲面觀察器窗口功能介紹,命令行工作方式 一、裝入系統 二、獲得系統的結構信息 三、修改系統的結構信息 四、產

12、生GUI工具窗口的函數 五、系統顯示函數 六、建立一個系統 七、FIS求值,相關的命令行詳見P197“附錄1.3”,一、裝入系統,命令行工作方式,在commond window中輸入命令行：a=readfis(tipperdemo.fis ),a = name: tipperdemo type: mamdani andMethod: min orMethod: max defuzzMethod: centroid impMethod: min aggMethod: max input: 1x2 struct output: 1x1 struct rule: 1x3 struct,二、獲得系統的

13、結構信息getfis(a),命令行工作方式,注意：a是已存在于MATLAB工作空間中的變量，利用readfis()函數獲得，是一個FIS結構。,Name = tipperdemo Type = mamdani NumInputs = 2 InLabels = service food NumOutputs = 1 OutLabels = tip NumRules = 3 AndMethod = min OrMethod = max ImpMethod = min AggMethod = max DefuzzMethod = centroid,ans = mamdani,a.type,二、獲得系

14、統的結構信息showfis(a),命令行工作方式,1. Name tipper 2. Type mamdani 3. Inputs/Outputs 2 1 4. NumInputMFs 3 2 5. NumOutputMFs 3 6. NumRules 3 7. AndMethod min 8. OrMethod max 9. ImpMethod min 10. AggMethod max 11. DefuzzMethod centroid 12. InLabels service 13. food 14. OutLabels tip 15. InRange 0 10 16. 0 10 17.

15、 OutRange 0 30 18. InMFLabels poor 19. good 20. excellent rancid 22. delicious,23. OutMFLabels cheap 24. average 25. generous 26. InMFTypes gaussmf 27. gaussmf 28. gaussmf 29. trapmf 30. trapmf 31. OutMFTypes trimf 32. trimf 33. trimf 34. InMFParams 1.5 0 0 0 35. 1.5 5 0 0 36. 1.5 10 0 0 37. 0 0 1 3

16、 38. 7 9 10 10 39. OutMFParams 0 5 10 0 40. 10 15 20 0 41. 20 25 30 0 42. Rule Antecedent 1 1 43. 2 0 ,三、修改系統的結構信息,命令行工作方式,a = name: tipperdemo type: mamdani andMethod: min orMethod: max defuzzMethod: centroid impMethod: min aggMethod: max input: 1x2 struct output: 1x1 struct rule: 1x3 struct,1) a.n

17、ame = test 2) a = setfis(a,name,test),四、產生GUI工具窗口的函數,命令行工作方式,fuzzy (a) 產生FIS編輯器 mfedit(a) 產生隸屬度函數編輯器 ruleedit(a) 產生規則編輯器 ruleview(a) 產生規則觀察器 surfview(a) 產生曲面觀察器,五、系統顯示函數plotfis(a),命令行工作方式,用方框圖顯示整個系統,五、系統顯示函數plotmf(a,input,1),命令行工作方式,五、系統顯示函數plotmf(a,output,1),命令行工作方式,五、系統顯示函數gensurf(a),命令行工作方式,六、建立一

18、個系統方法一,a=newfis(tipper); a.input(1).name=service; a.input(1).range=0,10; a.input(1).mf(1).name=poor; a.input(1).mf(1).type=gaussmf; a.input(1).mf(1).params=1.5 0; . a.output(1).name=tip; .,建立新的名為“tipper”的模糊邏輯系統,建立新的名為“service”的輸入變量,指定輸入變量“service”的取值范圍,為輸入變量“service”，建立新的名為“poor”的隸屬度函數,指定隸屬度函數“poor”

19、的類型,指定隸屬度函數“poor”的參數,建立新的名為“tip”的輸出變量,命令行工作方式,a.rule(1).antecedent=1 1; a.rule(1).consequent=1; a.rule(1).weight=1; a.rule(1).connection=2; .,規則1采用兩個輸入變量的第一個隸屬度函數：poor、rancid,規則1的輸出,規則1的權為1,規則1對兩個輸入條件采用“or”操作,六、建立一個系統方法一,命令行工作方式,a=newfis(tipper); a=addvar(a,input,1,service,0,10); a=addmf(a, input,1,

20、poor,gaussmf,1.5 0); . a=addvar(a,output,1,tip,0,30); a=addmf(a, output,1,cheep,trimf,0 5 10); . rulelist=1 1 1 1 2 2 0 2 1 1 3 2 3 1 2; a=addrule(a,rulelist);,六、建立一個系統方法二,命令行工作方式,七、FIS求值evalfis(),命令行工作方式,1) 求給定一個輸入的輸出值 a=readfis(tipper); evalfis(1 2,a),運行結果： ans = 5.5586,2) 求給定多個輸入的輸出值 a=readfis(tipper); evalfis(3 5; 2 7,a),運行結果： ans = 12.2184 7.7885,應用實例模糊控制洗衣機,1. 選擇模糊控制參數 模糊控制洗衣機的控制對象是洗衣機的洗滌時間； 假定輸入是被洗衣物的污泥和油脂，輸出是洗滌時間。 輸入/輸出參數分別定義如下： 污泥SD(污