Hộp công cụ Fuzzy Logic hỗ trợ lập hệ suy luận mờ (Fuzzy Inference System -
FIS) bằng 2 ph−ơng thức: đồ họa (GUI) vμ trực tiếp dùng cửa sổ lệnh.
Hộp nμy gồm các công cụ sau (xem hình 44):
- FIS Editor hỗ trợ tạo hệ thống, ví dụ số đại l−ợng vμo ra, tên của chúng; - MF Editor hỗ trợ định nghĩa vμ quy định dạng của các MF t−ơng ứng các đại l−ợng vμo, ra;
- Rule Editor hỗ trợ định nghĩa các quy tắc mờ, mô tả ứng xử của hệ thống; - Rule Viewer cho phép quan sát tổng thể hệ suy luận mờ, ví dụ tác dụng của các quy tắc, hay ảnh h−ởng của các MF đến đáp ứng của hệ thống;
- Surface Viewer cho phép quan sát 3D sự phụ thuộc của mỗi đại l−ợng ra vμo 1 hay 2 đại l−ợng vμo.
Môi tr−ờng GUI dễ sử dụng, dùng chế độ t−ơng tác. Nh−ng nếu quy mô của bμi toán lớn thì thời gian xử lý dμi. Với các bμi toán thông th−ờng, không đòi hỏi đáp ứng trong thời gian thực thì dùng GUI thuận tiện hơn. Mục sau giới thiệu Fuzzy Tool Box GUI thông qua ví dụ xác định tốc độ cắt.
3.3.3.2. Giải bμi toán tốc độ cắt Fuzzy Tool Box GUI B−ớc 1: thiết lập tổng thể hệ thống
Gõ lệnh fuzzy, cửa sổ FIS Editor xuất hiện, cho phép thêm (Add), xóa
(Remove) các đại l−ợng vμo/ ra (Variable); biên tập các MF vμ quy tắc (hình 45).
Theo mặc định, hệ chỉ có 1 biến vμo, 1 biến ra; ph−ơng pháp suy luận mờ lμ Mamdani, ph−ơng pháp tổng hợp các mệnh đề vμ quy tắc mờ, giải mờ nh− trong hình. Mọi tham số nói trên đều có thể thay đổi nhờ Menu.
Bμi toán có 2 biến vμo vμ 1 biến ra. Cần thêm 1 biến vμo. Mở menu Edit → Add Variable → Input. Sau đó đặt tên cho các biến (do_cung, chieu_sau, toc_do) nh− hình 46.
Hình 46: FIS có 2 biến vμo, 1 biến ra
B−ớc 2: Xây dựng các hμm thuộc, gồm đặt tên các biến, dải giá trị, dạng MF. Nhắc lại, lμ bμi toán có 3 biến: biến do_cung, có dải thay đổi Range = 100200
(HB); biến chieu_sau, có Range = 0(mm); biến toc_do, có Range = 60100
(m/ph).
Kích đúp vμo biểu t−ợng của một biến nμo đó để mở cửa sổ Membership Function Editor.
Ta thêm, bớt các MF, đặt tên, chọn dạng (Type), gán các tham số (Params). Ví dụ, biến do_cung có 2 MF (mem, cung) dạng tam giác (trimf). Hμm thuộc
cung có các tham số [100 200 200]. Chú ý, 2 đỉnh của tam giác cùng có hoμnh độ
bằng 200.
Hμm thuộc của 2 biến còn lại đ−ợc định nghĩa t−ơng tự. Xong bấm phím Close
Hình 47: Định nghĩa các hμm thuộc trong MF Editor
B−ớc 3: định nghĩa các quy tắc.
Vμo Menu Edit → Rules, mở cửa số Rule Editor nh− hình 48 (nh−ng còn trống), trong đó hiển thị 2 biến vμo, 1 biến ra với các quy tắc mặc định
IF do_cung is ... AND chieu_sau is ... THEN toc_do is ...
Ta chỉ việc chọn tr−ớc các MF cần thiết cho từng quy tắc, xong bấm phím Add Rule lμ nhận đ−ợc quy tắc t−ơng ứng trên cửa sổ.
Ví dụ, chọn tr−ớc các giá trị cung, lon, thap xong bấm phím Add Rule lμ nhận đ−ợc quy tắc
IF (do_cung is cung) AND (chieu_sau is lon) THEN (toc_do is thap).
Xây dựng tiếp 3 quy tắc còn lại theo (12), nhận đ−ợc cả 4 quy tắc nh− hình 48. Nếu cần có thể sửa quy tắc nμo đó bằng cách chọn nó rồi bấm Change Rule. Cũng có thể xóa quy tắc nμo đó bằng cách chọn nó rồi bấm Delet Rule.
B−ớc tổng hợp giá trị đầu ra vμ giải mờ đ−ợc tự động thực hiện. Vì vậy việc thiết lập FIS đã hoμn tất, có thể xem kết quả.
B−ớc 4: Xem kết quả (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong bất kỳ cửa sổ nμo đã dùng ở trên, chọn Menu View→Rules. Cửa số
Rule Viewer mở ra nh− hình 49.
Ta có thể nhập vμo ô Input giá trị bất kỳ của độ cứng vμ chiều sâu cắt (nh−ng phải trong dải quy định) để nhận đựơc giá trị tốc độ cắt. Ví dụ, nếu nhập Input =
[125;4] thì nhận đ−ợc tốc độ cắt lμ 79,4, giống nh− kết quả trong hình 43.
Hình 49: Cửa số Rule View
chieu_sau). Ta có nhận xét rằng, tuy các hμm thuộc đều lμ tuyến tính nh−ng bề mặt nhận đ−ợc lμ mặt cong không gian, thể hiện quan hệ giữa các đại l−ợng lμ phi tuyến.
Hình 50: Cửa số Surface Viewer
B−ớc 5: L−u kết quả. Trong cửa sổ bất kỳ, chọn Menu File→Export→To File
(hoặc Ctrl+S). Nhập tên file, ví dụ V_cat. Kết quả đ−ợc l−u vμo file V_cat.fis. Muốn mở lại file, gõ vμo cửa sổ lệnh của Matlab fuzzy V_cat.
Nh− đã nói trong phần mở đầu của Logic mờ, ANN vμ FL lμ 2 cách khác nhau mμ giới kỹ thuật học tập tự nhiên để tạo lập các hệ DSS thông minh. Chúng có các ứng dụng t−ơng tự nhau: xấp xỉ hμm, phân loại, nhận dạng, điều khiển nh−ng với cách khác nhau vμ có các −u, nh−ợc điểm riêng. ANN vμ FL có thể đ−ợc sử dụng độc lập để giải quyết các bμi toán trên, cũng có thể đ−ợc dùng kết hợp với nhau để hỗ trợ cho nhau. ANFIS chính lμ công cụ đ−ợc tạo lập nhờ phối hợp ANN vμ FL. Vì hạn chế của khuôn khổ tμi liệu, các bμi toán phân loại vμ nhận dạng dùng FL hoặc ANFIS không đ−ợc trình bμy ở đây. Tuy nhiên, với kiến thức cơ bản về ANN vμ FL cùng với kỹ năng sử dụng Matlab, bạn đọc có thể tự tìm hiểu những vấn đề trên để tự mở rộng kiến thức vμ tăng c−ờng kỹ năng sử dụng các công cụ tích hợp hệ thống nhờ máy tính.
Gợi ý: bạn đọc giải lại bμi toán xác định Ra theo dữ liệu trong bảng 5 nhờ FL, so sánh với kết quả giải bằng ANN.