INTELIGENTNI SISTEMI - lejla-bm.com.balejla-bm.com.ba/IU/IU_5a.pdf · Pneumatski sistem koji se...
Transcript of INTELIGENTNI SISTEMI - lejla-bm.com.balejla-bm.com.ba/IU/IU_5a.pdf · Pneumatski sistem koji se...
INTELIGENTNI SISTEMI
Primjeri Fuzzy sistema
Inteligentni sistemi_Fuzzyprimjer Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović 1
Vanr.prof. Dr. Lejla Banjanović-Mehmedović
Primjer 1: Fuzzy logika – regulacija nivoa tečnosti u rezervoaru
Inteligentni sistemi_Fuzzyprimjer Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović 2
dtdhhS
dtdV
izlul )(==Φ−Φ
)2()( 2hRhhS −= π
ghc pizl 2=Φ
R
SS
h
R
ulΦ
izlΦ
Sistem regulacije nivoatečnosti
Ulazne lingvističke varijable
Inteligentni sistemi_Fuzzyprimjer Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović 3
Br. Naziv varijable
Min Max Broj LV
1 nivo -1 1 3
2 promjena -0.27 0.27 2
Lingvističke vrijednosti varijable nivo
Inteligentni sistemi_Fuzzyprimjer Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović 4
No Naziv LV Tip LV Parametri
1 Nizak Trapezoidal [-2 –1 –0.9 0]
2 Dobar Triangular [-0.3 0 0.3]
3 Visok Trapezoidal [0 0.9 1 2]
Lingvističke vrijednosti varijable promjena
Inteligentni sistemi_Fuzzyprimjer Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović 5
No Naziv LV Tip LV Parametri
1 Negativna Trapezoidal [-0.3738 –0.27 –0.2077 0]
2 Pozitivna Trapezoidal [0 0.2077 0.27 0.3738]
Lingvističke vrijednosti izlazne varijable ventil
Inteligentni sistemi_Fuzzyprimjer Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović 6
No Naziv LV Tip LV Parametri
1 Zatvori_brzo Triangular [-0.825 –0.55 –0.275]
2 Zatvori_polako Triangular [-0.55 –0.275 0]
3 Bez_promjene Triangular [-0.1375 0 0.1375]
4 Otvori_polako Triangular [0 0.275 0.55]
5 Otvori_brzo Triangular [0.275 0.55 0.825]
Br. Naziv varijable
Min Max Broj LV
1 ventil -0.55 0.55 5
Fuzzy pravila
If nivo is visok then ventil is otvori_brzo If nivo is nizak then ventil is zatvori_brzo If nivo is dobar and promjena is negativna then ventil is
otvori_polako If nivo is dobar and promjena is pozitivna then ventil is
zatvori_polako
Inteligentni sistemi_Fuzzyprimjer Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović 7
Simulink shema sistema za regulaciju nivoatečnosti
Inteligentni sistemi_Fuzzyprimjer Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović 8
href FIul h
Water tank Signal
Generator1
Scope6 Scope5
Scope4
Scope3 Scope2 Scope1
Scope s 1
Integrator Fuzzy Logic
Controller du/dt Derivative
R=1;» Cp=0.15;» fismat=readfis('tank');
Subsystem Watertank
Inteligentni sistemi_Fuzzyprimjer Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović 9
1h
Products
1
Integrator
1.3
Gain1 f(u)
Fcn1
f(u)
Fcn
1FIul
3D prikaz zavisnosti ventil - nivo,promjena
Inteligentni sistemi_Fuzzyprimjer Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović 10
Lingvističke vrijednosti varijable nivo
Inteligentni sistemi_Fuzzyprimjer Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović 11
Br Naziv LV Tip LV Parametri1 Nizak Trapezoidal [-2 -1 -0.9 0]2 Malo_nizak Trapezoidal [-0.8 -0.6 -0.4 -0.2]3 Dobar Triangular [-0.3 0 0.3]4 Malo_visok Trapezoidal [0.2 0.4 0.6 0.8]5 Visok Trapezoidal [0 0.9 1 2]
Lingvističke vrijednosti varijable promjena
Inteligentni sistemi_Fuzzyprimjer Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović 12
Br Naziv LV Tip LV Parametri
1 Negativna Trapezoidal [-0.3738 -0.27 -0.2077 0.1]
2 Neznatna Triangular [-0.1 0 0.1]
3 Pozitivna Trapezoidal [0.1 0.2077 0.27 0.3738]
Lingvističke vrijednosti izlazne varijable ventil
Inteligentni sistemi_Fuzzyprimjer Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović 13
Br. Naziv varijable
Min Max Broj LV
1 ventil -0.55 0.55 7
Br Naziv LV Tip LV Parametri1 zatvori_brzo Triangular [-0.825 -0.55 -0.275]2 zatvori_polako Triangular [-0.55 -0.4 -0.25]3 Malo_zatvori Triangular [-0.35 -0.2 -0.05]4 bez_promjene Triangular [-0.1375 0 0.1375]5 Malo_otvori Triangular [0.05 0.2 0.35]6 otvori_polako Triangular [0.25 0.4 0.55]7 otvori_brzo Triangular [0.275 0.55 0.825]
Fuzzy pravila
Imamo sad i nova pravila: 1. If (nivo is visok) then (ventil is otvori_brzo) (1) 2. If (nivo is nizak) then (ventil is zatvori_brzo) (1) 3. If (nivo is dobar) and (promjena is negativna) then (ventil is otvori_polako) (1) 4. If (nivo is dobar) and (promjena is pozitivna) then (ventil is zatvori_polako)
(1) 5. If (nivo is dobar) and (promjena is neznatna) then (ventil is bez_promjene) (1) 6. If (nivo is malo_nizak) and (promjena is neznatna) then (ventil is
malo_zatvori) (1) 7. If (nivo is malo_visok) and (promjena is neznatna) then (ventil is
malo_otvori) (1)
Inteligentni sistemi_Fuzzyprimjer Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović 14
3D prikaz zavisnosti ventil - nivo,promjena
Inteligentni sistemi_Fuzzyprimjer Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović 15
Primjer 2: Regulacija pritiska pneumatskog sistemaPneumatski sistem koji se sastoji od dovodne cijevi i komore sa gasom pod pritiskom. Pritisak je potrebno regulisati tako da pritisak gasa u komori bude konstantan bez obzira na promjene pritiska u dovodnoj cijevi.
Inteligentni sistemi_Fuzzyprimjer Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović 16
Primjer 2: Regulacija pritiska pneumatskog sistema
Inteligentni sistemi_Fuzzyprimjer Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović 17
ioo pp
dtdp
RC =+
11+
==Ts)s(P
)s(P)s(G
i
o
po
pi
q
kapacitet C
Prigušniprsten
otpornost R
T = RC vremenska konstanta funkcije prenosa pneumatskog sistema
Fuzzy Logic kontroler
Za definisanje Fuzzy Logic kontrolera korišten je FISEditor.
Ulazni podaci: varijable pi i promjena. Izlazni podatak: varijabla p0. Definisanje ulaznih i izlaznih varijabli vrši se u
Membership Function Editoru.
Inteligentni sistemi_Fuzzyprimjer Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović 18
Ulazne lingvističke varijable
Inteligentni sistemi_Fuzzyprimjer Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović 19
Br. Naziv varijable
Min Max Broj LV
1 pi -0.05 0.05 5
2 promjena -0.15 0.15 5
Lingvističke vrijednosti varijable pi
Inteligentni sistemi_Fuzzyprimjer Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović 20
Br. Naziv LV Tip LV Parametri
1 VN (vrlo nizak) Gaussian [0.025 -0.05]
2 N (nizak) Gaussian [0.0145 -0.025]
3 OK Gaussian [0.006965 0]
4 V (visok) Gaussian [0.0145 0.025]
5 VV (vrlo visok) Gaussian [0.025 0.05]
Lingvističke vrijednosti varijable promjena
Inteligentni sistemi_Fuzzyprimjer Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović 21
Br. Naziv LV Tip LV Parametri
1 OB (opada brzo) Gaussian [0.05002 -0.15]
2 OS (opada sporo) Gaussian [0.045 -0.075]
3 BP (bez promjene) Gaussian [0.03 0]
4 RS (raste sporo) Gaussian [0.045 0.075]
5 RB (raste brzo) Gaussian [0.05002 0.15]
Izlazna varijabla po i njene lingvističke vrijednosti
Inteligentni sistemi_Fuzzyprimjer Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović 22
Br. Naziv varijable
Min Max Broj LV
1 po -0.42 0.42 5
Br. Naziv LV Tip LV Parametri
1 PP Triangular [-0.588 -0.42 -0.252]
2 PM Triangular [-0.336 -0.21 -0.084]
3 OK Triangular [-0.084 0 0.084]
4 SM Triangular [0.084 0.21 0.336]
5 SP Triangular [0.252 0.42 0.588]
Struktura pravila
If pi is VV then po is SP If pi is V and promjena is RB than po is SP If pi is V and promjena is RS than po is SM If pi is V and promjena is OS than po is OK If pi is OK and promjena is RB than po is SM If pi is OK and promjena is BP than po is OK If pi is OK and promjena is OB than po is PM If pi is N and promjena is RS than po is OK If pi is N and promjena is OS than po is PM If pi is N and promjena is OB than po is PP If pi is VN than po is PP
Inteligentni sistemi_Fuzzyprimjer Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović 23
Realizacija fuzzy kontrolera pneumatskog sistema u MATLAB/Simulinku
Inteligentni sistemi_Fuzzyprimjer Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović 24
Parametri blokova sistema u MATLAB/Simulinku Signal Generator:
Amplitude = 0.3; Frequency = 0.005 [Hz];
Wave form = sine Fuzzy Logic Controler:
FIS matrix = fismatrix;
Vrijeme izvršavanja simulacije 500.0 [sekundi] Korišten je solver sa promjenljivim korakom
integracije (ode 45).Inteligentni sistemi_Fuzzyprimjer Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović 25
Fuzzy Logic kontrolerPrije pokretanja simulacije u Simulink potrebno je u Matlab komandnom prozoru ukucati sljedećenaredbe:
>>RC=12;>>T=RC;>>fismatrix=readfis(‘pneum_sis1’);
Inteligentni sistemi_Fuzzyprimjer Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović 26
Naziv_modela
Kad se klikne na fuzzy logic controller u Simulink-u, ukuca se u FIS Editor fismatrix
Zavisnost izlaza po od ulaza pi i promjena
Inteligentni sistemi_Fuzzyprimjer Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović 27
Rezultati
Inteligentni sistemi_Fuzzyprimjer Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović 28
Plava - promjena pritiska pi u ulaznoj cijevi, Ruzicasta - pritisak po unutar komore
Nove ligvističke vrijednosti varijable pi
Br. Naziv LV Tip LV Parametri1 VN Gaussian [0.025 -0.05]2 N Gaussian [0.0145 -0.025]3 SN Gaussian [-0.01 -0.01]4 OK Gaussian [0.006965 0]5 SV Gaussian [-0.01 0.01]6 V Gaussian [0.0145 0.025]7 VV Gaussian [0.025 0.05]
Inteligentni sistemi_Fuzzyprimjer Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović 29
Nove ligvističke vrijednosti varijable po
Inteligentni sistemi_Fuzzyprimjer Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović 30
Br. Naziv LV Tip LV Parametri1 PP Triangular [-0.588 -0.42 -
0.252]2 PM Triangular [-0.336 -0.21 -
0.084]3 PS Triangular [-0.2 -0.1 0]4 OK Triangular [-0.084 0 0.084]5 SS Triangular [0 0.1 0.2]6 SM Triangular [0.084 0.21 0.336]
7 SP Triangular [0.252 0.42 0.588]
Dodatna pravila 12. If pi is SN than po is PS 13. If pi is SV than po is SS
Inteligentni sistemi_Fuzzyprimjer Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović 31
Fuzzy sistem Mamdani tipa-Zavisnost izlaza po od ulaza pi i promjena
Inteligentni sistemi_Fuzzyprimjer Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović 32
Plava - promjena pritiska pi u ulaznoj cijevi, Ruzicasta - pritisak po unutar komore
Fuzzy sistem Sugeno tipa Zadatak iz prethodnog primjera (prva varijanta) sada
ćemo realizovati pomoću fuzzy sistema Sugeno tipa.
Inteligentni sistemi_Fuzzyprimjer Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović 33
Fuzzy sistem Sugeno tipa Zadatak iz prethodnog primjera (druga varijanta) sada
ćemo realizovati pomoću fuzzy sistema Sugeno tipa.
Inteligentni sistemi_Fuzzyprimjer Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović 34