模糊关系矩阵的定义和计算方法通常采用笛卡尔积算子
模糊矩阵与模糊关系
第2章 模糊矩阵与模糊关系2.1 模糊矩阵定义及其运算定义:一个矩阵内所有元素均在[0,1]闭区间内取值的矩阵,称为模糊矩阵并、交、补运算:两个模糊矩阵对应元素取大(取小、取补)作为新元素的矩阵,称为它们的并(交、补)运算 例:⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∧∧∧∧=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∨∨∨∨=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=2.06.03.04.00.82.00.69.00.35.00.47.0B R 8.09.05.07.00.82.00.69.00.35.00.47.0B R 8.06.03.00.4B 2.09.05.07.0R C 0.70.50.30.5R 10.90.20.10.8⎡⎤⎡⎤=-=⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦运算性质:注意不满足互补律2.2 模糊矩阵的截矩阵模糊矩阵截矩阵,类似于模糊集的截集例如: 0.70.8R 0.91⎡⎤=⎢⎥⎣⎦的0.7截矩阵为0.701R 11⎡⎤=⎢⎥⎣⎦ 不难看出,模糊矩阵的截矩阵必然是布尔矩阵。
2.3 模糊矩阵的合成运算模糊矩阵的合成运算类同于普通矩阵的乘法运算,只需将普通矩阵中的乘法运算和加法运算分别改为取小和取大运算即可。
例如:0.20.50.60.5Q R 0.70.10.41(0.20.6)(0.50.4)(0.20.5)(0.51)0.40.5Q R (0.70.6)(0.10.4)(0.70.5)(0.11)0.60.5⎡⎤⎡⎤==⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦∧∨∧∧∨∧⎡⎤⎡⎤==⎢⎥⎢⎥∧∨∧∧∨∧⎣⎦⎣⎦性质:注意对交运算不满足分配律。
2.4 模糊矩阵的转置模糊矩阵的转置:类同于普通矩阵的转置。
T T c T T c (R )R, (R )(R )==2.5 模糊关系的定义及其运算1. 定义:X 与Y 直积(){},|, X Y x y x X y Y ⨯=∈∈中一个模糊子集R ,称为从X到Y 的模糊关系,记为R X Y →。
下面研究某一地区人的身高与体重的模糊关系:人的身高与体重X ,Y 的论域分别为:1234512345{,,,,}, {,,,,}X x x x x x Y y y y y y ==它们之间构成的模糊关系R表示论域X 中的元素i x 和论域Y 中的元素j y 对于关系R的隶属程度,R i j ij x y r μ=()。
3[1].2模糊矩阵
170 180
0.1 0
0.2 0.1
0.8 0.2
1 0.8
0.8 1
用矩阵表示为
1 0.8 R 0.2 0.1 0 0.8 1 0.8 0.2 0.1 0.2 0.1 0 0.8 0.2 0.1 1 0.8 0.2 0.8 1 0.8 0.2 0.8 1
1 1 1 1 1 1
分别称为零矩阵和全矩阵. (8) R S R S S R S R
( R S )C RC S C (9) ( R S ) R S ,
C C C
(10) 若 R1 S1 , R2 S2 ,则
R1 R2 S1 S2 , R1 R2 S1 S2
R S RC S C (11)
( RT )T R (12)
( R S )T RT S T (13) ( R S ) R S ,
T T T
R S RT S T (14)
证明略.
定理3-4 设 R Unn , 则
r ( R) R I .
证 先证 R I 为自反矩阵. 因为
所以 R I O I I ,这表明 R I 为自反矩阵.
R O, I I ,
再证任意包含 R 的自反矩阵必包含 R I . 设 Q 为任一包含 R 的自反矩阵,即 R Q 且 I Q,
0.5 0.4 0.9 0.2 0.5 0.2 0.3 0.3 0.2 0.2 0.2 0.2
可见 (Q R) S (Q S ) ( R S )
(3) (Q R) S (Q S ) ( R S )
模糊算法的算子
模糊算法的算子
模糊算法是一种基于模糊逻辑的计算方法,它可以处理模糊信息,使得计算结果更加准确。
在模糊算法中,算子是一种基本的运算符号,它可以用来表示模糊逻辑中的各种运算。
1. 模糊交算子
模糊交算子是模糊逻辑中的一种基本运算符号,它用来表示两个模糊集合之间的交集运算。
在模糊交算子中,两个模糊集合的交集结果是一个新的模糊集合,它的隶属度函数是两个原始模糊集合隶属度函数的最小值。
2. 模糊并算子
模糊并算子是模糊逻辑中的一种基本运算符号,它用来表示两个模糊集合之间的并集运算。
在模糊并算子中,两个模糊集合的并集结果是一个新的模糊集合,它的隶属度函数是两个原始模糊集合隶属度函数的最大值。
3. 模糊补算子
模糊补算子是模糊逻辑中的一种基本运算符号,它用来表示一个模糊集合的补集运算。
在模糊补算子中,一个模糊集合的补集结果是一个新的模糊集合,它的隶属度函数是原始模糊集合隶属度函数的补数。
4. 模糊积算子
模糊积算子是模糊逻辑中的一种基本运算符号,它用来表示两个模糊集合之间的积运算。
在模糊积算子中,两个模糊集合的积结果是一个新的模糊集合,它的隶属度函数是两个原始模糊集合隶属度函数的乘积。
5. 模糊除算子
模糊除算子是模糊逻辑中的一种基本运算符号,它用来表示两个模糊集合之间的除运算。
在模糊除算子中,两个模糊集合的除结果是一个新的模糊集合,它的隶属度函数是两个原始模糊集合隶属度函数的商。
模糊算法的算子是模糊逻辑中的基本运算符号,它们可以用来表示各种模糊运算,从而实现对模糊信息的处理和分析。
在实际应用中,模糊算法的算子可以用来解决各种模糊问题,如模糊控制、模糊决策等。
模糊关系及其合成
当X,Y是有限集,则可以用矩阵表示,该矩阵称 为R的关系矩阵。
2.2 模糊集合论基础
9
五、模糊关系及其合成
X Y 笛卡儿积上的关系 R 表 X Y {1,2,3,4,5,6} , 例: 示 X Y ,那么论域笛卡儿积为:
水果1222模糊集合论基础喜爱人名喜爱人名苹果桔子香蕉葡萄张三特别喜欢讨厌不喜欢喜欢李四比较喜欢喜欢特别喜欢喜欢王五不喜欢特别喜欢喜欢讨厌五模糊关系及其合成若我们将特别喜欢比较喜欢喜欢不喜欢讨厌对于集合喜爱的隶属度分别为10806020则上表可写成矩阵形式
第2章 2.1 2.2 2.3 2.4
模糊控制的理论基础
z1 z2 S y1 0.2 1 y2 0 . 8 0 . 4 y3 0.5 0.3
求模糊关系 Q R S
2.2 模糊集合论基础
20
五、模糊关系及其合成
z1 z2 x1 (0.2 0.5) (0.6 0.8) (0.3 0.5) (1 0.5) (0.6 0.4) (0.3 0.3) x2 ( 0 . 2 0 . 7 ) ( 0 . 4 0 . 8 ) ( 1 0 . 5 ) ( 0 . 7 1 ) ( 0 . 4 0 . 4 ) ( 1 0 . 3 ) x3 (0 0.2) (0.8 0.8) (0 0.5) (0 1) (0.8 0.4) (0 0.3) x4 (1 0.2) (0.2 0.8) (0.9 0.5) (1 1) (0.2 0.4) (0.9 0.3)
2.2 模糊集合论基础
19
关于模糊关系与模糊子群的注记
关于模糊关系与模糊子群的注记模糊关系和模糊子群是模糊数学中的两个重要概念,它们在各个领域中都有着广泛的应用。
本文将对这两个概念进行详细讨论,并介绍其相关的性质和应用。
一、模糊关系模糊关系是指一种不确定性的关系,它通常用来描述两个或多个对象之间的某种程度的关联性。
在模糊关系中,每个对象都被赋予了一个模糊度,表示其与其他对象的关系的不确定程度。
例如,在描述人与人之间的关系时,我们可以使用模糊关系来表示两个人之间的亲密程度、朋友关系等。
在模糊关系中,我们通常使用模糊矩阵来表示。
模糊矩阵是一个n×n的矩阵,其中每个元素都是一个[0,1]之间的实数,表示两个对象之间的模糊关系的强度。
如果两个对象之间的模糊关系越强,那么它们之间的模糊矩阵元素就越接近于1;反之,如果它们之间的关系越弱,那么元素就越接近于0。
模糊关系的应用非常广泛,例如在社交网络分析、人际关系建立、图像处理等领域都有着重要的应用。
在社交网络分析中,我们可以使用模糊关系来描述人与人之间的社交关系,从而分析社交网络的结构和特征。
在图像处理中,我们可以使用模糊关系来进行图像分割和图像识别等工作。
二、模糊子群模糊子群是指在一个群中的一个子集,它具有一定的模糊性质。
在模糊子群中,每个元素都被赋予了一个模糊度,表示它与子群中的其他元素的关系的不确定程度。
例如,在描述一个人群中的子群时,我们可以使用模糊子群来表示某些人之间的某种程度的关联性。
在模糊子群中,我们通常使用模糊子群矩阵来表示。
模糊子群矩阵是一个n×n的矩阵,其中每个元素都是一个[0,1]之间的实数,表示子群中两个元素之间的模糊关系的强度。
如果两个元素之间的模糊关系越强,那么它们之间的模糊子群矩阵元素就越接近于1;反之,如果它们之间的关系越弱,那么元素就越接近于0。
模糊子群的应用也非常广泛,例如在人际关系建立、图像处理、数据挖掘等领域都有着重要的应用。
在人际关系建立中,我们可以使用模糊子群来描述某些人之间的某种程度的关联性,从而为社交网络分析提供基础。
第二章第二节四模糊关系重点
四、模糊关系
1.模糊关系的定义 定义2-11 所谓A,B两集合的直积 A B (a , b) a A , b B 中的一个模糊关系R,是指以 A B 为论域的一个模糊子集, 序偶 (a , b) 的隶属度为 R (a , b) 。 一般地,若论域为n个集合的直积 A1 A2 An ,则它所 对应的是n元模糊关系R,其隶属度函数为n个变量的函 R (a1 , a2 , , an ) 数 。显然当隶属度函数值只取“0”或“1” 时, 模糊关系就退化为普通关系。 例2-6 设有七种物品:苹果、乒乓球、书、篮球、花, x1 , x2 , , x7 桃、菱形组成的一个论域 U ,并设 分别为这 U x 1 , x2 , , x7 些物品的代号,则 。现在就物品两两 之间的相似程度来确定它们的模糊关系。
R A B
U V
R (u , v) /(u , v)
U V
A (u )t B (v) /(u , v)
为了便于区分起见,我们引入两个记号分别表示笛卡尔积 ( t 算子)两种运算规则,即直积(极小算子)用 min 表 示,代数积用 AP 表示。
例2-7 考虑如下模糊条件语句 如果C是慢的,则A是快的。 其中,C,A分别属于两个不同的论域 U,V。 其隶属度函数分别为
0.7
0 0.7 0.5 0.6 0
1.0
第三章 模糊关系
140 150 160 170 180
vi
40 1.0 0.8 0.2 0.1 0.0
50 0.8 1.0 0.8 0.2 0.1
60 0.2 0.8 1.0 0.8 0.2
70 0.1 0.2 0.8 1.0 0.8
80 0.0 0.1 0.2 0.8 1.0
• 例:用矩阵表示模糊关系 R U,V有限论域,~用矩阵R来表示: R (rij ), rij R ( i , v j ) ,显然 0 rij 1 (1 i, j n) ~ R叫模糊矩阵: 1 0.8 0.2 0.1 0 0.8 1 0.8 0.2 0.1 R 0.2 0.8 1 0.8 0.2 0.1 0.2 0.8 1 0.8 0 0.1 0.2 0.8 1
第三章 模糊关系
§1 模糊关系的定义与性质
• 设U,V是两个论域,在普通集合论中,记
U V {(u , v) u U , v V }
做U与V的笛卡尔乘积。可能状态集是由 U与V中任意搭配所构成,笛卡儿乘积集 是两集合元素之间的约束搭配。若给搭配 以约束便体现了一种特殊关系。是笛卡儿 集中的一个子集。
~
2) R nn 叫作自反矩阵,如果 R I
3)包含R而有被任何包含R的自反矩阵 所包含的自反矩阵,叫做R的自反闭包。 记 r (R ) 由自反闭包的定义可知: a) r ( R) I ; b) r ( R) R ; c) 任意包含R的自反矩阵Q都满足 Q r (R)
;
• 性质21
c c
r
c
ij
s
c
ij
R S
C
C
对任意 [0,1] ,记 R ( r ij ) 其中
模糊推理方法
几种典型的模糊推理方法根据模糊推理的定义可知,模糊推理的结论主要取决于模糊蕴含关系),(~Y X R 及模糊关系与模糊集合之间的合成运算法则。
对于确定的模糊推理系统,模糊蕴含关系),(~Y X R 一般是确定的,而合成运算法则并不唯一。
根据合成运算法则的不同,模糊推理方法又可分为Mamdani 推理法、Larsen 推理法、Zadeh 推理法等等。
一、Mamdani 模糊推理法Mamdani 模糊推理法是最常用的一种推理方法,其模糊蕴涵关系),(~Y X R M 定义简单,可以通过模糊集合A ~和B ~的笛卡尔积(取小)求得,即)()(),(~~~y x y x B A RMμμμΛ= (3.2.1) 例 3.2.1 已知模糊集合3211.04.01~x x x A ++=,33211.03.05.08.0~y y y y B +++=。
求模糊集合A ~和B ~之间的模糊蕴含关系),(~Y X R M 。
解:根据Mamdani 模糊蕴含关系的定义可知:⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⨯=1.01.01.01.01.03.04.04.01.03.05.08.0]1.03.05.08.0[1.04.01~~),(~οB A Y X R MMamdani 将经典的极大—极小合成运算方法作为模糊关系与模糊集合的合成运算法则。
在此定义下,Mamdani 模糊推理过程易于进行图形解释。
下面通过几种具体情况来分析Mamdani 模糊推理过程。
(i) 具有单个前件的单一规则设*~A 和A ~论域X 上的模糊集合,B ~是论域Y 上的模糊集合,A ~和B ~间的模糊关系是),(~Y X R M ,有大前提(规则): if x is A ~ then y is B ~小前提(事实): x is *~A结论: y is ),(~~~**Y X R A B M ο=当)()(),(~~~y x y x B A RMμμμΛ=时,有 )()}()]()({[V )]}()([)({V )(~~~~Xx ~~~Xx ~***y y x x y x x y BB A AB A AB μωμμμμμμμΛ=ΛΛ=ΛΛ=∈∈ (3.2.2)其中)]()([V ~~Xx *x x AA μμωΛ=∈,称为A ~和*~A 的适配度。
模糊矩阵与模糊关系
第2章 模糊矩阵与模糊关系2.1 模糊矩阵定义及其运算定义:一个矩阵内所有元素均在[0,1]闭区间内取值的矩阵,称为模糊矩阵 并、交、补运算:两个模糊矩阵对应元素取大(取小、取补)作为新元素的矩阵,称为它们的并(交、补)运算 例:⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∧∧∧∧=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∨∨∨∨=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=2.06.03.04.00.82.00.69.00.35.00.47.0B R 8.09.05.07.00.82.00.69.00.35.00.47.0B R 8.06.03.00.4B 2.09.05.07.0RC0.70.50.30.5R 10.90.20.10.8⎡⎤⎡⎤=-=⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦运算性质:注意不满足互补律2.2 模糊矩阵的截矩阵模糊矩阵截矩阵,类似于模糊集的截集例如: 0.70.8R 0.91⎡⎤=⎢⎥⎣⎦的0.7截矩阵为0.701R 11⎡⎤=⎢⎥⎣⎦ 不难看出,模糊矩阵的截矩阵必然是布尔矩阵。
2.3 模糊矩阵的合成运算模糊矩阵的合成运算类同于普通矩阵的乘法运算,只需将普通矩阵中的乘法运算和加法运算分别改为取小和取大运算即可。
例如:0.20.50.60.5Q R 0.70.10.41(0.20.6)(0.50.4)(0.20.5)(0.51)0.40.5Q R (0.70.6)(0.10.4)(0.70.5)(0.11)0.60.5⎡⎤⎡⎤==⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦∧∨∧∧∨∧⎡⎤⎡⎤==⎢⎥⎢⎥∧∨∧∧∨∧⎣⎦⎣⎦性质:注意对交运算不满足分配律。
2.4 模糊矩阵的转置模糊矩阵的转置:类同于普通矩阵的转置。
T T c T T c (R )R, (R )(R )==2.5 模糊关系的定义及其运算1. 定义:X 与Y 直积 (){},|, X Y x y x X y Y ⨯=∈∈中一个模糊子集R ,称为从X到Y 的模糊关系,记为RX Y →。
下面研究某一地区人的身高与体重的模糊关系:某地区人身高与体重相互关系构成一个模糊关系乙丙 甲叔侄关系 父子关系R弟兄关系QS=Q ο R2.1 模糊关系是普通关系的推广人的身高与体重X ,Y 的论域分别为:1234512345{,,,,}, {,,,,}X x x x x x Y y y y y y ==它们之间构成的模糊关系R 表示论域X 中的元素i x 和论域Y 中的元素j y 对于关系R 的隶属程度,R i j ij x y r μ=()。
模糊数学——模糊矩阵运算
1 0.5 0.2 0
例2:设A
0.5 0.2
1 0.1
0.1 1
0.3 0.8
,则
0 0.3 0.8 1
0.5, 0.8时的截矩阵为
1 1 0 0
A0.5
1 0
1 0
0 1
0 1
0 0 1 1
1 0 0 0
A0.8
0 0
1 0
0 1
0 1
0 0 1 1
2020年5月1日
9
截矩阵
(2) 模糊矩阵的并、交运算可以推广到 一般情形。
(3) 通常用Mnm表示全体n行m列的 模糊矩阵。
2020年5月1日
7
截矩阵
模糊矩阵的截矩阵
设RMnm,对任意[0,1],记
R
rij
,
其中rij
=
1 0
rij rij
则称矩阵R为模糊矩阵R的截矩阵,是个布尔矩阵。
2020年5月1日
8
截矩阵
截矩阵的性质: [0,1], 性质1. R S R S .
性质2. R US R US ,R I S R I S.
2020年5月1日
10
合成
模糊矩阵的合成
定义:设 Q (qij )ml , R (rij )ln, 称模糊矩阵
Q o R (sij )mn
l
为Q与R的合成,其中 sij k1(qik rkj ) 。
转置矩阵,其中 aijT a ji 。 性质:
1 ( AT )T A.
2 3 4 5
2020年5月1日
( A B)T AT BT ;( A B)T AT BT ;
( A B)T BT AT ; ( An )T ( AT )n .
第3章:模糊关系
S = Q o R = ( s ik ) n × l = ( ∨ ( q ij ∧ r jk )) n × l
j =1
m
8
设有模糊矩阵: 例3-7 设有模糊矩阵:
0 .3 1 Q = 0 0 .6 0 .7 0 0 .5 0 .7 0 .2 0 .4 , 1 0 .8
0 .1 0 .1 0 .4
( 0 .3 ∧ 0 .1 ) ∨ ( 0 .7 ∧ 0 .9 ) ∨ ( 0 .2 (1 ∧ 0 .1 ) ∨ ( 0 ∧ 0 .9 ) ∨ ( 0 . 4 ∧ = ( 0 ∧ 0 . 1 ) ∨ ( 0 . 5 ∧ 0 . 9 ) ∨ (1 ∧ ( 0 .6 ∧ 0 .1 ) ∨ ( 0 .7 ∧ 0 .9 ) ∨ ( 0 .8 0 .1 ∨ 0 .7 ∨ 0 .2 0 .1 ∨ 0 ∨ 0 .4 = 0 ∨ 0 .5 ∨ 0 .6 0 .1 ∨ 0 .7 ∨ 0 .6
R
直线 园 椭圆 双曲线 抛物线
直线
园
椭圆
双曲线
抛物线
1 0 0.1 0.2 0.3
0 1 0.9 0.5 0.4
0.1 0.9 1 0.7 0.6
0.2 0.5 0.7 1 0.8
0.3 0.4 0.6 0.8 1
为两个坐标轴,则表示“ 远远大于y 这个模糊关系 例3-3 设 X,Y 为两个坐标轴,则表示“x远远大于y”这个模糊关系 R , 上的一个模糊子集,其隶属函数为: 就是笛卡尔积 X×Y 上的一个模糊子集,其隶属函数为:
∀λ∈[0,1] ⑴ 对∀λ∈[0,1] ,有 R ⊂ S ⇔ Rλ ⊂ Sλ ; ⑵ ( R∪S )λ = Rλ∪Sλ ,( R∩S )λ = Rλ∩Sλ 。
模糊推理方法[整理版]
几种典型的模糊推理方法根据模糊推理的定义可知,模糊推理的结论主要取决于模糊蕴含关系),(~Y X R 及模糊关系与模糊集合之间的合成运算法则。
对于确定的模糊推理系统,模糊蕴含关系),(~Y X R 一般是确定的,而合成运算法则并不唯一。
根据合成运算法则的不同,模糊推理方法又可分为Mamdani 推理法、Larsen 推理法、Zadeh 推理法等等。
一、Mamdani 模糊推理法Mamdani 模糊推理法是最常用的一种推理方法,其模糊蕴涵关系),(~Y X R M 定义简单,可以通过模糊集合A ~和B ~的笛卡尔积(取小)求得,即)()(),(~~~y x y x B A RMμμμΛ= (3.2.1)例 3.2.1 已知模糊集合3211.04.01~x x x A ++=,33211.03.05.08.0~y y y y B +++=。
求模糊集合A ~和B ~之间的模糊蕴含关系),(~Y X R M 。
解:根据Mamdani 模糊蕴含关系的定义可知:⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⨯=1.01.01.01.01.03.04.04.01.03.05.08.0]1.03.05.08.0[1.04.01~~),(~ B A Y X R MMamdani 将经典的极大—极小合成运算方法作为模糊关系与模糊集合的合成运算法则。
在此定义下,Mamdani 模糊推理过程易于进行图形解释。
下面通过几种具体情况来分析Mamdani 模糊推理过程。
(i) 具有单个前件的单一规则设*~A 和A ~论域X 上的模糊集合,B ~是论域Y 上的模糊集合,A ~和B ~间的模糊关系是),(~Y X R M ,有大前提(规则): if x is A ~then y is B ~小前提(事实): x is *~A结论: y is ),(~~~**Y X R A B M =当)()(),(~~~y x y x B A RMμμμΛ=时,有)()}()]()({[V )]}()([)({V )(~~~~Xx ~~~Xx ~***y y x x y x x y BB A AB A AB μωμμμμμμμΛ=ΛΛ=ΛΛ=∈∈ (3.2.2)其中)]()([V ~~Xx *x x AA μμωΛ=∈,称为A ~和*~A 的适配度。
模糊理论基础
这样的矩阵称 为模糊矩阵
R (x1, y1) R (x1, y2 )
R R (x2 , y1) R (x2 , y2 )
R (xn , y1) R (xn , y2 )
R (x1, ym ) R (x2 , ym )
R (xn , ym )
模糊矩阵 是论域为 直积X×Y 模糊集。
2.3.1 模糊关系及模糊矩阵的定义
R2 0.7
1
0.1 0.3
模糊矩阵的合成运算举例
1 0.2 0.5 0.4 0.9
R1 R2 0.1 0.4 0.1 0.7
1
0.3 0.9 0 0.1 0.3
(1 0.4,0.2 0.7,0.5 0.1) (1 0.9,0.2 1,0.5 0.3) (0.1 0.4,0.4 0.7,0.1 0.1) (0.1 0.9,0.4 1,0.1 0.3)
设X、Y是两个非空集合,以直积X×Y为论域定义的模糊集合R称 为X和Y的模糊关系,记为RX×Y。
(1)模糊关系RX×Y由其隶属函数μR(x,y)完全刻画,μR(x,y)表示了 X中的元素x和Y中的元素y具有关系RX×Y的程度。
(2)当X和Y为有限离散集合时,设X={x1,x2,…,xn},Y={y1, y2,…,ym},则X和Y的模糊关系RX×Y可用n×m阶矩阵表示,即
模 糊 数 学 诞 生 于 1965 年 , 它 的 创 始 人 是 美 国 的 自 动 控 制 专 家 L.A.Zadeh教授,他创立了模糊集合论,为模糊数学奠定了基础。
模糊技术的应用领域
地铁机车、机器人、过程控制、故障诊断、交通管理、医疗诊断、 声音识别、图像处理、市场预测等领域。
第一节 模糊集合及其运算
2.1.2 模糊集合的表示法
CH1-8模糊矩阵与模糊关系
3
模糊矩阵的合成运算与模糊方阵的幂
设A = (aik)m×s,B = (bkj)s×n,定义模糊矩阵A 与B 的 合成为: A ° B = (cij)m×n, 其中cij = ∨{(aik∧bkj) | 1≤k≤s} .
模糊方阵的幂 定义:若A为 n 阶方阵,定义A2 = A ° A,A3 = A2 ° A,…,Ak = Ak-1 ° A.
0.1 0.3 0.2 0.1 0.5 0.1 , B , C A 0.2 0.1 0.3 0.2 0.3 0.2
5
0.1 0.3 0.2 0.1 0.5 0.1 A 0.2 0.1, B 0.3 0.2 , C 0.3 0.2
定义2 设A=(aij)m×n,B=(bij)m×n都是模糊矩阵, 相等:A = B aij = bij; 包含:AB aij≤bij; 并:A∪B = (aij∨bij)m×n; 交:A∩B = (aij∧bij)m×n; 余:Ac = (1- aij)m×n.
2
1 ... 1 E 幂等律:A∪A = A,A∩A = A; 1 ... 1 交换律:A∪B = B∪A,A∩B = B∩A;
模糊关系矩阵模糊评价矩阵模糊矩阵模糊矩阵的合成运算模糊矩阵合成运算模糊评判矩阵模糊一致矩阵关系矩阵优先关系矩阵离散数学关系矩阵
第8节 模糊矩阵与模糊关系
1
一、 模糊矩阵
定义1 设R = (rij)m×n,若0≤rij≤1,则称R为模糊矩阵. 当rij只取0或1时,称R为布尔(Boole)矩阵. 当模糊方阵R = (rij)n×n的对角线上的元素rii都为1时,称R为模糊自反 矩阵.
构造模糊矩阵
构造模糊矩阵什么是模糊矩阵模糊矩阵是一种数学工具,用于描述事物之间的模糊关系。
在传统的矩阵计算中,每个元素只能取一个确定的值,而在模糊矩阵中,每个元素可以取一个模糊的值,即在一个模糊度范围内的任意值。
模糊矩阵常用于描述模糊关系、模糊规则等。
如何构造模糊矩阵构造模糊矩阵的关键是确定每个元素的模糊程度,一般可以通过以下几种方式来进行:1. 主观评价法主观评价法是一种基于主观意见的构造模糊矩阵的方法。
在这种方法中,我们根据自己的经验、知识或直觉,给出每个元素的模糊程度。
通常可以使用模糊语言(如“非常模糊”、“模糊”、“不模糊”等)或数值(如0-1之间的模糊程度)来表示。
据自己对天气的观察和感受,给出每种天气状况的模糊程度,如下所示:晴天雨天多云晴天10.80.5雨天0.810.6多云0.50.612. 统计分析法统计分析法是一种基于数据分析的构造模糊矩阵的方法。
在这种方法中,我们根据已有的数据进行统计分析,得出每个元素的模糊程度。
通过收集顾客的评价数据,统计分析得出每个元素的模糊程度,如下所示:满意一般不满意满意10.60.3一般0.610.7不满意0.30.713. 模糊测度法模糊测度法是一种基于模糊测度的构造模糊矩阵的方法。
在这种方法中,我们先确定每个元素的隶属函数,再通过隶属函数计算得出每个元素的模糊程度。
例如,我们想构造一个描述温度大小的模糊矩阵。
可以先确定每个元素的隶属函数,如下所示:•隶属函数“低温”:温度在10℃以下隶属度为1,随着温度升高,隶属度逐渐减小;•隶属函数“中等温度”:温度在10℃到20℃之间隶属度为1,随着温度升高或降低,隶属度逐渐减小;•隶属函数“高温”:温度在20℃以上隶属度为1,随着温度降低,隶属度逐渐减小。
然后,根据隶属函数计算得出每个元素的模糊程度,如下所示:低温中等温度高温低温10.50.2中等温度0.510.7高温0.20.71总结构造模糊矩阵是一种描述事物之间模糊关系的有效方法。
模糊矩阵与模糊关系
第2章 模糊矩阵与模糊关系2.1 模糊矩阵定义及其运算定义:一个矩阵内所有元素均在[0,1]闭区间内取值的矩阵,称为模糊矩阵并、交、补运算:两个模糊矩阵对应元素取大(取小、取补)作为新元素的矩阵,称为它们的并(交、补)运算 例:⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∧∧∧∧=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∨∨∨∨=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=2.06.03.04.00.82.00.69.00.35.00.47.0B R 8.09.05.07.00.82.00.69.00.35.00.47.0B R 8.06.03.00.4B 2.09.05.07.0R C 0.70.50.30.5R 10.90.20.10.8⎡⎤⎡⎤=-=⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦运算性质:注意不满足互补律2.2 模糊矩阵的截矩阵模糊矩阵截矩阵,类似于模糊集的截集例如: 0.70.8R 0.91⎡⎤=⎢⎥⎣⎦的0.7截矩阵为0.701R 11⎡⎤=⎢⎥⎣⎦ 不难看出,模糊矩阵的截矩阵必然是布尔矩阵。
2.3 模糊矩阵的合成运算模糊矩阵的合成运算类同于普通矩阵的乘法运算,只需将普通矩阵中的乘法运算和加法运算分别改为取小和取大运算即可。
例如:0.20.50.60.5Q R 0.70.10.41(0.20.6)(0.50.4)(0.20.5)(0.51)0.40.5Q R (0.70.6)(0.10.4)(0.70.5)(0.11)0.60.5⎡⎤⎡⎤==⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦∧∨∧∧∨∧⎡⎤⎡⎤==⎢⎥⎢⎥∧∨∧∧∨∧⎣⎦⎣⎦性质:注意对交运算不满足分配律。
2.4 模糊矩阵的转置模糊矩阵的转置:类同于普通矩阵的转置。
T T c T T c (R )R, (R )(R )==2.5 模糊关系的定义及其运算1. 定义:X 与Y 直积 (){},|, X Y x y x X y Y ⨯=∈∈中一个模糊子集R ,称为从X到Y 的模糊关系,记为RX Y →。
下面研究某一地区人的身高与体重的模糊关系:人的身高与体重X ,Y 的论域分别为:1234512345{,,,,}, {,,,,}X x x x x x Y y y y y y ==它们之间构成的模糊关系R 表示论域X 中的元素i x 和论域Y 中的元素j y 对于关系R 的隶属程度,R i j ij x y r μ=()。
运算性质注意不满足互补律
第2章 模糊矩阵与模糊关系2.1 模糊矩阵定义及其运算定义:一个矩阵内所有元素均在[0,1]闭区间内取值的矩阵,称为模糊矩阵 并、交、补运算:两个模糊矩阵对应元素取大(取小、取补)作为新元素的矩阵,称为它们的并(交、补)运算 例:⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∧∧∧∧=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∨∨∨∨=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=2.06.03.04.00.82.00.69.00.35.00.47.0B R 8.09.05.07.00.82.00.69.00.35.00.47.0B R 8.06.03.00.4B 2.09.05.07.0RC0.70.50.30.5R 10.90.20.10.8⎡⎤⎡⎤=-=⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦运算性质:注意不满足互补律2.2 模糊矩阵的截矩阵模糊矩阵截矩阵,类似于模糊集的截集例如: 0.70.8R 0.91⎡⎤=⎢⎥⎣⎦的0.7截矩阵为0.701R 11⎡⎤=⎢⎥⎣⎦ 不难看出,模糊矩阵的截矩阵必然是布尔矩阵。
2.3 模糊矩阵的合成运算模糊矩阵的合成运算类同于普通矩阵的乘法运算,只需将普通矩阵中的乘法运算和加法运算分别改为取小和取大运算即可。
例如:0.20.50.60.5Q R 0.70.10.41(0.20.6)(0.50.4)(0.20.5)(0.51)0.40.5Q R (0.70.6)(0.10.4)(0.70.5)(0.11)0.60.5⎡⎤⎡⎤==⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦∧∨∧∧∨∧⎡⎤⎡⎤==⎢⎥⎢⎥∧∨∧∧∨∧⎣⎦⎣⎦性质:注意对交运算不满足分配律。
2.4 模糊矩阵的转置模糊矩阵的转置:类同于普通矩阵的转置。
T T c T T c (R )R, (R )(R )==2.5 模糊关系的定义及其运算1. 定义:X 与Y 直积 (){},|, X Y x y x X y Y ⨯=∈∈中一个模糊子集R ,称为从X到Y 的模糊关系,记为RX Y →。
下面研究某一地区人的身高与体重的模糊关系:某地区人身高与体重相互关系构成一个模糊关系乙丙甲叔侄关系 父子关系R弟兄关系QS=QR S=QR2.1 模糊关系是普通关系的推广人的身高与体重X ,Y 的论域分别为:1234512345{,,,,}, {,,,,}X x x x x x Y y y y y y ==它们之间构成的模糊关系R 表示论域X 中的元素i x 和论域Y 中的元素j y 对于关系R 的隶属程度,R i j ij x y r μ=()。
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模糊化
推理机制
精确化
被控过程
模糊控制系统结构示意图
总结
由于采用了定性的、不精确的控制规则,模糊控制是 一种更人性化的控制方法,用模糊逻辑处理和分析现 实问题。
第二节 模糊集合论基础
天气冷热
雨的大小
风的强弱
人的胖瘦
年龄大小
个子高低
一、模糊集的概念
模糊集合是模糊控制的数学基础。
1.特征函数和隶属函数
F (u) 0 表示 u 完全不属于 F ; 0 F (u) 1 表示 u 部分属于 F ;
例 2:
设F表示远远大于0的实数集合,则它的隶属度函数可 以用下式来定义
0 1 F ( x) 1 100 x2 x0 x>0
F (5)
F (10)
1 C A (u ) 0 学习好 A 学习差 A
特征函数分别为(张三)=1,(李四)=1,(王五)=1。 反映不出三者的差异
采用模糊子集的概念,选取[0,1]区间上的隶属度来表示它 们属于“学习好”模糊子集A的程度,就能够反映出三人的 差异。 采用隶属函数 A ( x) x / 100 ,由三人的成绩可知三人“学 习好”的隶属度为(张三)=0.95,(李四)=0.90,(王五)=0.85。 用“学习好”这一模糊子集A可表示为:
2、模糊集的定义
论域 U中的模糊集F用一个在区间[0 1]上的取值的隶属函数
F来表示,即:
F :U 0, 1
F (u) 1 表示u 完全属于 F ;
隶属函数 F是用来说明u 隶属于F 的程度,那么 U 中 的模糊集 F , 可以用元素u 和它的隶属度来表示:
F (u , F (u )) u U
A {0.95,0.90 ,0.85}
张三、李四、王五属于“学习好”的程度分别是0.95,0.90,0.85。
练习: 以年龄为论域,取X 0,200 , Zadeh给出了“年
轻”的模糊集Y,其隶属函数为
0 x 25 0 1 2 Y ( x) x 25 25 x 100 1 5
第二章 模糊控制的理论基础
主要内容:
模糊控制的发展 模糊集合论基础 模糊逻辑、推理和合成
第一节 引言
模糊集合论
模糊数ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ理论
模糊规则
最 优 模 糊 控 制
预 测 模 糊 控 制
多 输 入 模 糊 控 制
内 模 模 糊 控 制
模 糊 神 经 网 络
一、模糊控制的发展
模糊控制的诞生:1965年L.A.Zadeh(Information and Control) 提出模糊集合理论。
例1: 人感觉冷暖的程度
1.0
1.0
(T )
冷
舒适温 度
冷 热
(T )
冷
舒 适 温 度
热
0
15
25
40
0
T/ C
25 15 T/ C
40
经典集合
模糊集合
经典集合:
1 A ( x) 0 x A x A
模糊集合:将简单的“属于/不属于”的概念扩展 成 从0到1之间连续的变化值来描述元素的 属于程度。 x A 1 A ( x) (0,1) x属于A的程度 0 x A
F (20)
表示5属于远远大于0的程度只有0.2
3、模糊集合的表示法
查德表示法
n F (ui ) / ui F i 1 F (u ) / u U
U 为离散对象 U 为连续空间
序偶表示法 向量表示法
F {(u1, (u1 )),(u2 , (u2 )),...,(un , (un ))}
(3)模糊控制易于被人们接受。模糊控制的核 心是控制规则,模糊规则是用语言来表示的, 如“今天气温高,则今天天气暖和”,易于被 一般人所接受。 (4)构造容易。模糊控制规则易于软件实现。 (5)鲁棒性和适应性好。通过专家经验设计的 模糊规则可以对复杂的对象进行有效的控制。
数据库和规则库 给定值
F { (u1 ), (u2 ),..., (un )}
注意:
只是一种 / 并非求和、积分和除号,
表示集合的方式, / 表示一种对应关系。
练习:设论域U={张三,李四,王五},评语为“学习好”。
设三个人学习成绩总评分是张三得 95 分,李四得 90 分,王 五得85分,三人都学习好,但又有差异。
经典集合:列举法、定义法、归纳法、特征函数表示法、 通过某些集合的运算 例如:集合A由4个离散值x1,x2,x3,x4组成。 A={x1,x2,x3,x4} 例如:集合A由1到10之间的连续实数值组成
A x, x R,1.0 x 10.0
经典集合论描述的是有明确分界线的元素的组合, 有着高度的严密性和精确性。比如:
二、模糊控制的特点
(1)模糊控制不需要被控对象的数学模型。模 糊控制是以人对被控对象的控制经验为依据而设 计的控制器,故无需知道被控对象的数学模型。 (2)模糊控制是一种反映人类智慧的智能控制 方法。模糊控制采用人类思维中的模糊量,如 “高”、“中”、“低”、“大”、“小”等, 控制量由模糊推理导出。这些模糊量和模糊推理 是人类智能活动的体现。
反对: 模糊隶属度函数的确定具有主观臆断性和人为 经验技巧色彩,没有严格的系统方法,不可靠 模糊逻辑是改头换面的的概率理论 1974年E.H.Mamdani 应用模糊数学理论进行蒸汽机和 锅炉控制方面的研究
模糊控制是建立在人工经验基础之上的。 对于一个熟练的操作人员,他往往凭借丰富的 实践经验,采取适当的对策来巧妙地控制一个 复杂过程。若能将这些熟练操作员的实践经验 加以总结和描述,并用语言表达出来,就会得 到一种定性的、不精确的控制规则。如果用模 糊数学将其定量化就转化为模糊控制算法,形 成模糊控制理论。
U u u为自然数且u 5
对任意元素x,只有两种可能:属于A,不属于A。这 种特性可以用特征函数 A ( x ) 来描述:
1 A ( x) 0
x A x A
A x, x R,1.0 x 10.0
但经典集合论无法描述模糊概念,因为模糊概念没有明确 的外延。