普適的模糊推理系統(tǒng)理論及應(yīng)用.pdf

1、計(jì)算智能(Computational Intelligence,CI)本質(zhì)上借鑒了仿生學(xué)思想,它從模擬自然界的各種智能現(xiàn)象發(fā)展而來(lái),通過(guò)用計(jì)算機(jī)模擬和再現(xiàn)生物體的某些智能行為(學(xué)習(xí)性,適應(yīng)性),發(fā)展成改造自然界的一種新型研究領(lǐng)域。CI非常適合于解決那些因?yàn)殡y以建立有效的形式化模型而用傳統(tǒng)技術(shù)難以有效解決、甚至無(wú)法解決的問(wèn)題,它可以被定義為一種方法論,包含具有學(xué)習(xí)和處理新環(huán)境能力的諸多算法。其中,模糊邏輯旨在建立推理的不精確方式來(lái)模擬人類(lèi)

2、在不確定和不精確的環(huán)境下做出合理決策的能力,它在解決推理、決策和評(píng)估等這一類(lèi)主觀性認(rèn)知問(wèn)題時(shí),在同時(shí)解決定量描述與定性描述問(wèn)題時(shí),具有強(qiáng)大的功能。
　　 在廣泛收集整理已有計(jì)算智能分支算法及分類(lèi)方法的基礎(chǔ)上,從探討計(jì)算智能的定義與本質(zhì)出發(fā),以計(jì)算機(jī)制為具體分類(lèi)依據(jù),本文提出基于模擬機(jī)制的分類(lèi)方法(SMB),將計(jì)算智能所有分支分為三大類(lèi):有機(jī)機(jī)制模擬,無(wú)機(jī)機(jī)制模擬和人造機(jī)制模擬；在此基礎(chǔ)上,歸納了有機(jī)機(jī)制模擬的計(jì)算智能分支算法,并

3、總結(jié)出各子類(lèi)的普適性計(jì)算模型。SMB方法旨在對(duì)各類(lèi)和各類(lèi)(子類(lèi))包含的分支算法的計(jì)算本質(zhì)進(jìn)行深入討論,為進(jìn)一步研究計(jì)算智能混合算法提供了基礎(chǔ)框架。
　　 針對(duì)傳統(tǒng)模糊推理系統(tǒng)(FIS)的局限性問(wèn)題,在充分研究模糊邏輯的本質(zhì)和模糊推理系統(tǒng)計(jì)算機(jī)制的基礎(chǔ)上,本文提出普適的模糊推理系統(tǒng)(UFIS),其基本思想就是尋找具有普適意義的模糊推理算子,從而突破固有傳統(tǒng)推理算子的局限,并實(shí)現(xiàn)考慮輸入和規(guī)則權(quán)重的推理過(guò)程。該模型在推理算子的普適性

4、表達(dá)和推理過(guò)程中輸入及規(guī)則的重要性因素等方面具有很大優(yōu)勢(shì),它試圖建立能夠充分表現(xiàn)模糊邏輯本質(zhì)和人類(lèi)思維模式的模糊推理系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)模糊推理算子的普適性研究,從存在的各種聚合算子的計(jì)算本質(zhì)出發(fā),本文提出一種具有普適意義的聚合算子:Agg,從而總結(jié)出面向多對(duì)象(指標(biāo))決策問(wèn)題的普適聚合理論。
　　 為了使UFIS具有自適應(yīng)能力,從討論神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊邏輯的功能等價(jià)性和互補(bǔ)性出發(fā),在對(duì)比分析已有的各種模糊神經(jīng)網(wǎng)模型的基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)自適應(yīng)模

5、糊推理系統(tǒng)原理和基本結(jié)構(gòu)的理解和掌握,本文將普適的模糊推理系統(tǒng)(UFIS)與前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)自適應(yīng)模糊推理系統(tǒng)的基本原理進(jìn)行結(jié)合,得到普適模糊推理系統(tǒng)(UFIS)的自適應(yīng)模型(A-UFIS),并詳細(xì)闡述了A-UFIS的模型結(jié)構(gòu)和參數(shù)更新公式。
　　 為了證明普適模糊推理系統(tǒng)的自適應(yīng)模型(A-UFIS)的模型有效性,將A-UFIS的特例:基于Sugeno推理系統(tǒng)的自適應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)(ANFIS),基于Mamdani模型的自適應(yīng)模糊推

6、理系統(tǒng)(M-AUFIS)和基于AggFIS模型的自適應(yīng)模糊推理系統(tǒng)(Agg-AUFIS)這三類(lèi)自適應(yīng)模糊推理系統(tǒng)應(yīng)用于交通服務(wù)水平評(píng)價(jià)問(wèn)題中,分別建立基于ANFIS,M-AUFIS和Agg-AUFIS的服務(wù)水平評(píng)價(jià)模型。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,我們可以看出:普適模糊推理系統(tǒng)的自適應(yīng)模型(A-UFIS)的本質(zhì)是一類(lèi)普適逼近器,具有很強(qiáng)的逼近功能；訓(xùn)練后的UFIS具有很好的非線性映射能力,可用于非線性系統(tǒng)(復(fù)雜動(dòng)態(tài)系統(tǒng))的建模,分析及預(yù)測(cè)。作為一種有