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Helder Anibal [email protected]
1. Introdução
2. História
3. Fundamentos de Lógica Nebulosa
4. Estruturação básica de Controladores Nebulosos
5. Exemplos de desenvolvimento de Sistemas Nebulosos
6. Fuzzy Control-Implementações de Controladores
Nebulosos em sistemas Robóticos
7. Aspectos construtivos de Controladores Nebulosos
(Software e Hardware)
8. Conclusões finais
Conteúdo Programático
• Conceitualmente é simples de entender
• Flexível
• Tolerante a imprecisão dos dados de entrada
• Modela funções não-lineares de complexidade arbitrária
• Aproveita o conhecimento de peritos
• Pode ser combinada com técnicas de controle convencionais
• É embasada na linguagem natural
Por que usar lógica Nebulosa?
Aplicações
•Processos muito complexos, cuja modelagem matemática seria de difícil desenvolvimento;
•Processos que apresentem alto grau de não linearidade ;
•Se o processamento de conhecimento especialista lingüisticamente formulado for executado.
A implementação do Controle Nebuloso é recomendável para:
Aplicações
•O processo apresentar resultados satisfatórios a partir da aplicação de técnicas apresentadas pelas teorias do controle convencional;
•Um sistema que tenha solução a partir de um modelo matemático simples e adequado;
•O problema não for solucionável.
A implementação do Controle Nebuloso não é recomendável quando:
Exemplos de Aplicações Reais
• Controle automático de comportas de hidroelétricas (Tokio Electric Pow.);
• Controle de robôs (Hirota, Fuji Electric, Toshiba, Omron);
• Controle de Próteses mioelétricas ativas;
• Sistemas de ar condicionado (Mitsubishi, Sharp);
• Controle de eficiencia e estabilidade de motores automotivos (Nissan);
“FUZZY LOGIC” foi desenvolvida
em 1965 pelo Lotfi A. Zadeh, professor
de Ciência da Computação da
Universidade da California em
Berkeley.
História
Desenvolver mais............
A lógica nebulosa é uma extensão da convencional (Booleana) que maneja o conceito de verdade parcial --valores de verdade entre “absolutamente certo” e “absolutamente falso”
Fundamentos de Lógica Nebulosa
Função de Pertinência (membership function)
TALL ( = 1.0)
Not TALL ( = 0.0)
Definitely a TALL person ( = 0.95)
Really not very TALL at all ( = 0.30)
Curva que define o grau de pertinência (entre 0 e 1) do valor de entrada.
Fundamentos de Lógica Nebulosa
Tipos de Função de Pertinência
Fundamentos de Lógica Nebulosa
Fundamentos de Lógica NebulosaOperações Lógicas
LógicaBooleana
LógicaNebulosa
Operações Lógicas
Fundamentos de Lógica Nebulosa
Operações Lógicas: Exemplo
Função de pertinência A
Função de pertinência B
União
Interseção
Sobreposição gráfica das funções de pertinência
Fundamentos de Lógica Nebulosa
Diagrama de inferencia nebulosa
Fundamentos de Lógica Nebulosa
Estrutura básica de Sistemas Nebulosos
Fuzificação das variáveis
Atribuir Graus de pertinência
Definir Funções de Pertinência
Saída Abrupta
Defuzificação das variáveis
Aplicação das regras
Entradas Abruptas Classificação
Estimar uma medida com maior precisão
VERSÃO BÁSICAVERSÃO BÁSICA: Se qualificassemos de 0 a 10 o serviço de un restaurante (10=excelente), de quanto deveria ser a gorjeta?
Exemplo de Aplicação I
“O problema da gorjeta”
VERSÃO EXTENDIDA: Se qualificassemos de 0 a 10 o serviço e a comida (10=excelente), de quanto deveria ser a gorjeta?
(Fuzzy inference process)Processo de Inferência Nebulosa
“O problema da gorjeta”
CASO GERALEntrada Saída
REGRAS
Termos de Entrada
(interpretados)
Termos de Atribuídos
(atribuídos)
Um Exemplo EspecíficoServiço Gorjeta
SE o serviço é ruím ENTÃO a gorjeta é baixa
SE o serviço é bom ENTÃO a gorjeta é média
SE o serviço é excelente ENTÃO a gorjeta é alta
Serviço é interpretado como
ruim, bom, excelente.
Gorjeta é atribuído como
baixa, média, alta.
Passo 1: Fuzificação das entradas
Implementação de um Sistema Nebuloso
Passo 2: Aplicar operadores nebulosos
Implementação de um Sistema Nebuloso
Passo 3: Aplicar método de inferencia
Conseqüênte
1. Entradas Nebulosas
2. Aplicar operador Or (max)
3. Aplicar o Operador de inferência (min)
Antecedente
Resultado da implicação
serviço = 3 comida = 8
Entrada 1 Entrada 2
IF o serviço é excelênte OR a comida é deliciosa THEN gorjeta = generosa
Implementação de um Sistema Nebuloso
Passo 4: Agregar todas as saídas
4. A
plic
ar m
étod
o d
e ag
rega
ção
(max
)
Resultado da agregação
1
2
3
IF o serviço está ruim OR a comida está rançosa THEN gorjeta = baixa
IF o serviço está bom THEN gorjeta = média
serviço = 3 comida = 8
Entrada 1 Entrada 2
IF serviço é excelente OR comisa é deliciosa THEN gorjeta = alta
Passo 5: Desfuzificação
Resultado da defuzificação
5. defuzificar a saída agregada (método da centróide)
Implementação de um Sistema Nebuloso
Exemplo de Aplicação II
“Sistema de Controle de temperatura
de Aquecedor de Ambientes”
Desenvolver tópicos...
Exemplo de Aplicação II
Desenvolver tópicos...
Exemplo de Aplicação II
Desenvolver...
IMPLEMENTAÇÕES DE CONTROLADORES NEBULOSOS EM SISTEMAS ROBÓTICOS
ROBÓTICACONTROLE DE PRÓTESES MIOELÉTRICAS DE
MEMBROS SUPERIORES
Tópicos a serem abordados1. Descrição do problema
2. Descrição da Estratégia e da estrutura do Controlador Nebuloso
3. Objetivo da Ação de Controle
4. Sistema de Controle
5. Definição das Variáveis de Entrada e de Saída
6. Desenvolvimento do programa fonte
7. Resposta Entrada/Saída
8. Análise dos resultados obtidos
ROBÓTICA Controle de Próteses Mioelétricas de Membros Inferiores
Tópicos a serem abordados1. Descrição do problema
2. Descrição da Estratégia e da estrutura do Controlador Nebuloso
3. Objetivo da Ação de Controle
4. Sistema de Controle
5. Definição das Variáveis de Entrada e de Saída
6. Desenvolvimento do programa fonte
7. Resposta Entrada/Saída
8. Análise dos resultados obtidos
ROBÓTICAControle de Força de Servo-Motores
Tópicos a serem abordados1. Descrição do problema
2. Descrição da Estratégia e da estrutura do Controlador Nebuloso
3. Objetivo da Ação de Controle
4. Sistema de Controle
5. Definição das Variáveis de Entrada e de Saída
6. Desenvolvimento do programa fonte
7. Resposta Entrada/Saída
8. Análise dos resultados obtidos
ROBÓTICA(Modelo do Pendulo Simples Invertido)
Tópicos a serem abordados1. Descrição do problema
2. Descrição da Estratégia e da estrutura do Controlador Nebuloso
3. Objetivo da Ação de Controle
4. Sistema de Controle
5. Definição das Variáveis de Entrada e de Saída
6. Desenvolvimento do programa fonte
7. Resposta Entrada/Saída
8. Análise dos resultados obtidos
ROBÓTICA(Modelo do Pendulo duplo Invertido)
Tópicos a serem abordados1. Descrição do problema
2. Descrição da Estratégia e da estrutura do Controlador Nebuloso
3. Objetivo da Ação de Controle
4. Sistema de Controle
5. Definição das Variáveis de Entrada e de Saída
6. Desenvolvimento do programa fonte
7. Resposta Entrada/Saída
8. Análise dos resultados obtidos
ROBÓTICASistema de Controle de foco de Câmaras
Tópicos a serem abordados1. Descrição do problema
2. Descrição da Estratégia e da estrutura do Controlador Nebuloso
3. Objetivo da Ação de Controle
4. Sistema de Controle
5. Definição das Variáveis de Entrada e de Saída
6. Desenvolvimento do programa fonte
7. Resposta Entrada/Saída
8. Análise dos resultados obtidos
SOFTWARE E HARDWARE