Rrjetat Fuzzy Neurale

Click here to load reader

  • date post

    06-Sep-2014
  • Category

    Documents

  • view

    188
  • download

    3

Embed Size (px)

Transcript of Rrjetat Fuzzy Neurale

Dr. sc. Ahmet SHALA

RRJETAT FUZZY NEURALELND ZGJEDHORE FAKULTETI I INXHINIERIS MEKANIKE STUDIMET MASTER

PO ZE NE PO ZE NE PO ZE NE

S1 S2 S3 L1 S4 S5 S6 L2

S7S8 S9

L3

PRISHTIN, 2006

PJESA - I

RREGULLATORT FUZZY LOGJIK

2

I.1. ParathnieVitet e fundit kan dshmuar rritje n numr dhe llojshmri t prdorimit t Rregullatorve Fuzzy Logic (Fuzzy Logic Controller FLC). Nga vet kuptimi i fjals fuzzy-artsim rrjedh kuptimi themelor i saj. Prdorimi i tyre ka gjetur vend n prodhimet si jan: kamerat, camcorders, makinat larse, furrat mikrovalore tek proeset e rregullimit n industri, pajisjet medicinale, sistemet vendosse-mbshtetse, automobilizm dhe robotik. Pr t kuptuar m mir arsyen e rritjes s prdorimit t FLC-s, spari duhet t qartsojm se ka kuptojm me FLC. FLC ka dy domethnie t ndryshme. N kuptimin e ngusht, FLC paraqet sistem logjik, i cili sht zgjerim i logjiks shumvlershe. Por n kuptimin e gjr, q dominon n ditt e sotme, FLC sht sinonim me teorin e strukturave fuzzy, teori e cila varet prej llojit t objekteve me kufij t hapur n t cilt antari ka rol kryesore. sht me rndsi t ceket se vetm n kuptimin e ngusht, agjenda e FLC-ve sht shum e ndryshme, prej agjends s sistemeve logjike shumvlershe t zakonshme, si pr nga veprimi ashtu edhe substanca. far duhet t shtohet kuptimit themelor t FLC-ve jan variablat linguistike, t cilat variabla vlerat e t cilave jan m tepr fjal se numra. Megjithse fjalt jan mpak t sakta se numrat, prdorimi i tyre sht shum i afrt me intuitn njerzore. Gjithashtu llogaritja me fjal prdort me qllim t arritjes s zgjedhjes me mim sa m t ult. Tjetr kuptim themelor i FLC-ve, q luan rol qendror n shum prdorime, jan rregullat fuzzy t ashtuquajtura if-than (nse-ather) ose thjesht rregullat fuzzy. Lidhur me kt sht e rndsishme t nnvizohet se n shumicn e prdorimeve t FLC-ve, zgjedhja fuzzy logjike n realitet sht tendenc e zvendsimit t zgjedhjes njerzore. far i bn FLC-t t preferueshme sht fakti se shumica e arsyejeve dhe koncepteve njerzore sht e realiazuar me prdorim t rregullave fuzzy. Teoria e FLC-ve sht aplikuar mjaft mir n softverin MATLAB, q sht ndrtuar nj arkiv-veglash (Toolbox) e veant, nga kompania e mirnjohur e softverve MATHWORKS.

3

I.2. ka sht Fuzzy Logjik?Fuzzy Logic sht do gj q ka t bj me domethnien relative t saktsis: Sa e rndsishme sht q t jet saktsisht e drejt kjo kur t marrim ndonj prgjigje t vrazhd? T gjith librat pr FLC-t fillojn me disa vlersime t mira pr to, por kjo nuk sht paprjashtim. Ktu do t japim se ka kan thn disa njerz t menur deri m tani. Henri Matisse: Saktsia nuk sht e vrtet. Ren Dubos: Nganjher shum-maturia t largon nga m e rndsishmja. Charles Sanders: Pasaktsia nuk duhet t nnvlersohet n botn e logjiks ashtu si edhe frkimi n mekanik. H. L. Mencken: Un besoj se asgj nuk sht pakushtimisht e vrtet, prandaj jam kundr do formulimi t t vrtets pozitive dhe do njriu q e bn at. Albert Einstein: Ligjet e matematiks q nuk i referohen realitetit, jan m pak t besueshme, dhe nse ato nuk jan t besueshme ather ato nuk i referohen realitetit. Lotfi Zadeh: Me rritjen e kompleksitetit, formulimi i saktsis e humb kuptimin dhe formulimet kuptimplota e humbin saktsin. Disa margaritar t urtsis popullore gjithashtu e imitojn kt ide. Mos e humb shikimin prpara pyllit me drunj. Mos u b dor-shtrenjt as qesharak i lir. FLC-t jan vegla pr zgjidhje t problemeve. FLC-t jan fush interesi e hulumtuesve sepse ato i ndrlidhin shum mir rndsin dhe saktsin dika q njerzit e kan menaxhuar pr nj koh t gjat.

4

FLC-t nganjher duken t vjetruara sidomos pr ata q nuk jan t njohur me to, por pasi q t fitoni njohuri t mjaftueshme lidhur me to do ti pranoni. FLC-t jan edhe t vjetra edhe t reja, por shkenca mbi FLC-t sidomos n kombinim me ANN-t dhe GA-t sht mjaft e re.

Figura I-1. FLC-t jan t prshtatshme pr t pasqyruar nj hapsir t hyrjeve n nj hapsir t daljeve. Kjo sht pika fillestare pr do gj, dhe ktu rndsi t madhe ka fjala prshtatshme. Pasqyrimin e hapsirs s hyrjeve n hapsirn e daljeve po e sqarojm prmes disa shembujve: Ju m tregoni far ka qen shrbimi n restorant dhe un do t ju tregoj se sa duhet t jet shprblimi (bakshishi). Ju m tregoni se sa t nxeht e dshironi ujin dhe un do t rregulloj valvulat si duhet. Ju m tregoni se sa larg nga ju sht subjekti dhe un do t rregulloj fokusin pr ju. Ju m tregoni se sa shpejt sht duke shkuar vetura dhe me far force sht duke punuar motori dhe un do t ndrroj shpejtsit pr ju.

Nj shembull me paraqitje grafike t gjykimit t hyrje-daljeve sht paraqitur n vijim.Hapsira e hyrjeve (t gjitha kualitetet e shrbimit) Hapsira e daljeve (t gjitha shprblimet e drejta)

Planifikimi i nj hyrje-dalje pr caktimin e shprblimit: Sipas kualitetit t shrbimit sa duhet t jet shprblimi?

Figura I-2. 5

Tr kjo ka t bj vetm me planifikim e hyrjeve n drejtim t daljeve t prshtatshme. Ndrmjet hyrjeve dhe daljeve kemi vendos kutin e zez q e kryen kt pun. N kutin e zez mund t vendosim: fuzzy sisteme, sisteme lineare, sisteme eksperte, rrjeta neurale, ekuacione diferenciale, tabela interpoluese shumdimensionale, etj. Pra mund t jet do gj ka do t vendosim n kutin e zez q ajo t punoj? Le t themi se m t prshtatshmet jan FLC-t, por menjher shtrohet pyetja pse? N kt do t citojm Lotfi Zadeh, i cili konsiderohet si baba i FLC-ve, njher ka nnvizuar: "Pothuajse n do rast ju mund t ndrtoni rregullatorin (prodhimin) tuaj pa fuzzy logic, por FLCt jan t shpejta dhe t lira."

I.2.1. Pse t prdoret Fuzzy Logjik?

N vijim do t paraqesim nj varg t konkludimeve rreth FLC-ve: 1) Koncepti i FLC-ve sht i leht pr tu kuptuar. 2) Konceptet matematikore pas arsyeve fuzzy jan shum t thjeshta. Kjo i bn FLC-t shum natyrale dhe jo komplekse. 3) FLC-t jan fleksible. Pr nj sistem t dhn, sht leht t adresohen dhe funksionalizohen. 4) FLC-t jan tolerante ndaj llojllojshmris s t dhnave. do gj sht e mundur vetm duhet shiquar mjaft afr me nj hulumtim t kujdesshm. Fuzzy arsyet e bjn t kuptueshm kt proces deri n fund. 5) FLC-t mund t modelojn funksionet jolineare t kompleksiteve arbitrare. Kjo arrihet me kombinim me ANN-t duke i prdorur teknikat adaptive si jan ANFIS (Adaptive NeuroFuzzy Inference Systems). 6) FLC-t mund t ndrtohen bazuar n eksperiencn e ekspertve, prkundr ANN-ve t cilat e bjn msimin e t dhnave me nj gjenerim t padukshm, modele t padeprtueshme. FLC-t ju lejojn t mshteteni n eksperiencn e njerzve q ve e kuptojn sistemin tuaj. 7) FLC-t mund t bashkohen me teknikat konvencionale t rregullimit, por FLC-t nuk sht e thn q ti zvendsojn ato. N shum raste FLC-t e rrisin dhe e thjeshtojn prdorimin e rregullatorve konvencional. 8) FLC-t jan t bazuara n gjuhn natyrore. Baza e FLC-ve sht baza e komunikimit njerzor. Konkludimi i fundit sht ndoshta m i rndsishmi dhe krkon m shum diskutim. Gjuha natyrale, q prdoret nga njerzit e zakonshm, sht zhvilluar pr mijra vjet t historis s njeriut, q t jet e prshtatshme dhe efikase. Fjalit e shkruara n gjuhn e zakonshme paraqesin sukses t efikasitetit t komunikimit. Ne jemi larg nga kjo, sepse gjuha e zakonshme sht dika q e prdorim do dit. Meq FLC-t jan n krye t prshkrimit t strukturs s kualitetit t prdorur n gjuhn e prditshme, FLC-t sht leht me i prdor. 6

I.2.2. Kur t mos prdoret Fuzzy Logjik

FLC-t nuk jan ila pr gjithka. Se kur t mos prdoren FLC-t m s miri sht thn n Parathnie t ksaj kaptine se: FLC-t jan t prshtatshme pr t pasqyruar nj hapsir t hyrjeve n nj hapsir t daljeve. Nse kjo nuk sht e prshtatshme, provoni t gjeni dika tjetr. Nse zgjidhje m e thjesht ekziston, prdoreni at. FLC-t jan kodifikime t zgjedhjes s prshtatshme prdoreni zgjedhjen e prshtatshme kur i prdorni ato dhe sigurisht do t bni zgjedhjen e drejt. Shum rregullator bjn pun mjaft t mir pa prdorim t FLC-ve. Mirpo nse njiheni me FLC-t do t shihni se ato ndihmojn shum apo jan vegl shum e mir ndihmse.

I.3. Matlab - Fuzzy Logic ToolboxI.3.1. far mund t bj Fuzzy Logic Toolbox?

Fuzzy Logic Toolbox ju lejon t realizoni shum gjra, por ajo m me rndsi sht se ju lejon t ndrtoni FIS - fuzzy inference system (sistemi fuzzy konkludues) pr problemin tuaj. Ju mund t ndrtoni kto sisteme duke prdor veglat grafike ose command-line (vijn-komanduese) t funksioneve, ose mund t gjenerohet automatikisht duke e prdorur teknikn adaptive neuro-fuzzy. Nse keni qasje n Matlab/Simulink, ju mundeni leht t testoni fuzzy sistemin n blokdiagramin e simulimeve. Ky toolbox gjithashtu ju lejon t ekzekutoni drejtprdrejt C programet, pa nevoj t shfrytzimit t Simulink-ut. Kjo sht mundsuar prmes Fuzzy Inference Engine (Mjetet Fuzzy Konkluduese) t cilat i lexojn sistemet e ruajtura nga MATLAB. Ju mund t riprojektoni pavarsisht FIS-file-in me kodin tuaj. T gjitha kodet duhet t jen t prshtatura me ANSI udhzimet.

Figura I-3.

7

Natyra integruese e MATLAB-it, lejon t ndrtojm veglat tona pr shfrytzim t Fuzzy Logic Toolbox ose shfrytzimit t Toolbox-ve tjer, si jan Sistemet Rregulluese (Control System), Rrjetat Neurale Artificiale (Artificial Neural Network), ose Veglat e Optimizimit (Optimization Toolbox).

I.3.2. Nj shembull udhzues: Fuzzy dhe Jo-Fuzzy

Nj shembull konkret do t tregoj m mir kt pik. Pr t ilustruar rndsin e FLC-ve le t analizojm dy prkufizime t ndryshme t t njjtit problem: linear dhe fuzzy. Spari do ti qasemi ktij problemi konvencionalisht (jo-fuzzy), duke shkruar MATLAB komandat pr relacionet lineare. Pastaj do t shikojm kt problem duke prdorur sistemet FLC. Le t shqyrtojm problemin e shprblimit (bakshishit): sa sht sasia e drejt e shprblimit pr kamarierin tuaj n nj restorant? N vijim sht qartsuar ky problem. Le t marrim numrat 0 deri 10 q paraqesin kualitetin e shrbimit n nj restorant (ku 10 sht shklqyeshm), sa duhet t jet shprblimi? Kt problem do ta bazojm n eksperiencn e restoranteve. Nj shprblim mesatar pr ushqim t ngrn zakonisht sht 15%, sipas traditave aktuale kjo varet shum nga kualiteti i shrbimit [10, 26].

I.3.3. Gjykimi Jo-Fuzzy

Le t f