Постановка проблемы
Решение задач в прикладных областях, где используются информационные системы [1-11], требует обработки неполной, неточной и размытой информации и приводит к необходимости использования знаний человека-эксперта.
Перспективным методом решения таких задач является применение аппарата нечеткой логики, что также определяется возможностью реализации произвольного нелинейного преобразования входных данных в сочетании с простотой его лингвистического описания.
Целью работы является проектирование и разработка программного обеспечения для оценки эффективности алгоритмов нечетких вычислений.
Автоматизированная информационная система для оценки эффективности алгоритмов нечетких вычислений может применяться для предварительной оценки эффективности алгоритма нечетких вычислений до его программной реализации.
Цель работы
Основными целями создания программы АИС:
- выполнение анализа нечетких моделей различного вида;
- автоматизация процесса нечеткого вывода;
- автоматизация процесса проведения сравнительного анализа работы алгоритмов Суджено и Мамдани.
Предварительную модель информационной системы можно представить в виде функциональных схем претендентов. Главная диаграмма прецедентов, описывающая внешнюю границу информационной системы показана на рис 1.
Использование программы можно разделить на две составляющие:
- Ввод данных, включающий в себя также и создание модели (рис. 2);
- Выполнение вычислений, включающий в себя также и оценку эффективности (рис. 3).
Основные функции программы
- создание нечёткой модели:
- определение имён входных и выходной переменных (рис. 4).
- добавление к каждой лингвистической переменной термов имеющих треугольную функцию принадлежности (рис. 5).
- изменение/удаление лингвистических переменных и термов;
- определение/удаление нечётких правил (рис. 6).
- изменение нечёткой модели;
- сохранение нечёткой модели в выбранную папку;
- загрузка нечёткой модели из папки;
- задание чётких значений входных лингвистических переменных (рис. 7);
- задание ожидаемого значения выходной переменной (не обязательно)(рис. 7).
- расчёт чёткого значения выходной переменной по методу Суджено и Мамдани (рис. 8; 9);
- определение времени работы двух методов (рис. 8; 9);
- расчёт отклонения рассчитанных значения по двум методам от ожидаемого в процентах (при задании ожидаемого значения)(рис. 8);
- расчёт отклонения рассчитанного значения по Суджено от Мамдани (если ожидаемое значения не задано)(рис. 9).
Выводы
Известные работы в oблаcти нечётких cиcтем не coдержат анализа временнoй и емкocтнoйcлoжнocтейвычиcленийматематичеcкимиметoдами, а также oтcутcтвуютcтандартныеметoдики реализации нечетких алгoритмoввoвcтраиваемыхcиcтемах, чтooбуcлавливаетактуальнocть задачи иccледoванияалгoритмoв и метoдoвпoвышенияэффективнocти реализации нечётких вычиcленийвoвcтраиваемыхcиcтемах.
Разработанная информационная система позволила решить следующие цели:
- выполнение анализа нечетких моделей различного вида;
- автоматизация процесса нечеткого вывода;
- автоматизация процесса проведения сравнительного анализа работы алгоритмов Суджено и Мамдани.
Разработанная автоматизированная система имеет простую и понятную форму интерфейса, меню, в котором легко ориентироваться и набор всех необходимых инструментов для решения поставленных целей и задач.
Основными бизнес-процессами являются:
- Ввод исходных данных для расчета»;
- Выполнение расчетов»;
- Визуализация результатов расчетов».
Результаты анализа легли в основу технического задания на создание системы.
Далее была выполнена разработка автоматизированной информационной системы для оценки эффективности алгоритмов нечетких вычислений.