Estruturação e Desenvolvimento de

Apresentação em tema: "Estruturação e Desenvolvimento de"— Transcrição da apresentação:

1 Estruturação e Desenvolvimento de
Controladores Nebulosos Helder Anibal Hermini

2 Conteúdo Programático
Introdução História Fundamentos de Lógica Nebulosa Estruturação básica de Controladores Nebulosos Exemplos de desenvolvimento de Sistemas Nebulosos Fuzzy Control-Implementações de Controladores Nebulosos em sistemas Robóticos Aspectos construtivos de Controladores Nebulosos (Software e Hardware) Conclusões finais

3 Introdução

4 Por que usar lógica Nebulosa?
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

5 Aplicações A implementação do Controle Nebuloso é recomendável para:
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.

6 Aplicações A implementação do Controle Nebuloso não
é recomendável quando: 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.

7 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);

8 História

9 História Desenvolver mais............
“FUZZY LOGIC” foi desenvolvida em 1965 pelo Lotfi A. Zadeh, professor de Ciência da Computação da Universidade da California em Berkeley. Desenvolver mais

10 Fundamentos de Lógica Nebulosa

11 Fundamentos de Lógica Nebulosa
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”

12 (membership function)
Fundamentos de Lógica Nebulosa Função de Pertinência (membership function) Curva que define o grau de pertinência (entre 0 e 1) do valor de entrada. TALL (m = 1.0) Not TALL (m = 0.0) Definitely a TALL person (m = 0.95) Really not very TALL at all (m = 0.30)

13 Tipos de Função de Pertinência
Fundamentos de Lógica Nebulosa Tipos de Função de Pertinência

14 Fundamentos de Lógica Nebulosa
Operações Lógicas Lógica Booleana Lógica Nebulosa

15 Fundamentos de Lógica Nebulosa
Operações Lógicas

16 Fundamentos de Lógica Nebulosa
Operações Lógicas: Exemplo União Função de pertinência A Função de pertinência B Sobreposição gráfica das funções de pertinência Interseção

17 Diagrama de inferencia nebulosa
Fundamentos de Lógica Nebulosa Diagrama de inferencia nebulosa

18 Estruturação de Sistemas Nebulosos

19 Estrutura básica de Sistemas Nebulosos
Classificação Estimar uma medida com maior precisão Entradas Abruptas Aplicação das regras Fuzificação das variáveis Defuzificação das variáveis Atribuir Graus de pertinência Definir Funções de Pertinência Saída Abrupta

20 EXEMPLOS DE DESENVOLVIMENTO DE SISTEMAS NEBULOSOS
Estruturação de Sistemas Nebulosos

21 Exemplo de Aplicação I “O problema da gorjeta”
VERSÃO BÁSICA: Se qualificassemos de 0 a 10 o serviço de un restaurante (10=excelente), de quanto deveria ser a gorjeta? VERSÃO EXTENDIDA: Se qualificassemos de 0 a 10 o serviço e a comida (10=excelente), de quanto deveria ser a gorjeta?

22 Processo de Inferência Nebulosa
(Fuzzy inference process) “O problema da gorjeta” CASO GERAL Um Exemplo Específico Serviço Gorjeta Entrada Saída REGRAS 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 Termos de Entrada (interpretados) Termos de Atribuídos (atribuídos) Serviço é interpretado como ruim, bom, excelente. Gorjeta é atribuído como baixa, média, alta.

23 Implementação de um Sistema Nebuloso
Passo 1: Fuzificação das entradas

24 Passo 2: Aplicar operadores nebulosos
Implementação de um Sistema Nebuloso Passo 2: Aplicar operadores nebulosos

25 2. Aplicar operador Or (max) 3. Aplicar o Operador de inferência (min)
Implementação de um Sistema Nebuloso Passo 3: Aplicar método de inferencia Antecedente Conseqüênte 1. Entradas Nebulosas 2. Aplicar operador Or (max) 3. Aplicar o Operador de inferência (min) Resultado da implicação IF o serviço é excelênte OR a comida é deliciosa THEN gorjeta = generosa serviço = 3 comida = 8 Entrada 1 Entrada 2

26 4. Aplicar método de agregação (max) Resultado da agregação
Passo 4: Agregar todas as saídas 1 IF o serviço está ruim OR a comida está rançosa THEN gorjeta = baixa 4. Aplicar método de agregação (max) 2 IF o serviço está bom THEN gorjeta = média 3 IF serviço é excelente OR comisa é deliciosa THEN gorjeta = alta serviço = 3 comida = 8 Entrada 1 Entrada 2 Resultado da agregação

27 Resultado da defuzificação
Implementação de um Sistema Nebuloso Passo 5: Desfuzificação 5. defuzificar a saída agregada (método da centróide) Resultado da defuzificação

28 “Sistema de Controle de temperatura de Aquecedor de Ambientes”
Exemplo de Aplicação II “Sistema de Controle de temperatura de Aquecedor de Ambientes” Desenvolver tópicos...

29 Exemplo de Aplicação II
Desenvolver tópicos...

30 Exemplo de Aplicação II
Desenvolver...

31 IMPLEMENTAÇÕES DE CONTROLADORES NEBULOSOS EM SISTEMAS ROBÓTICOS
FUZZY CONTROL IMPLEMENTAÇÕES DE CONTROLADORES NEBULOSOS EM SISTEMAS ROBÓTICOS

32 ROBÓTICA CONTROLE DE PRÓTESES MIOELÉTRICAS DE MEMBROS SUPERIORES
Tópicos a serem abordados Descrição do problema Descrição da Estratégia e da estrutura do Controlador Nebuloso Objetivo da Ação de Controle Sistema de Controle Definição das Variáveis de Entrada e de Saída Desenvolvimento do programa fonte Resposta Entrada/Saída Análise dos resultados obtidos

33 ROBÓTICA Controle de Próteses Mioelétricas de Membros Inferiores
Tópicos a serem abordados Descrição do problema Descrição da Estratégia e da estrutura do Controlador Nebuloso Objetivo da Ação de Controle Sistema de Controle Definição das Variáveis de Entrada e de Saída Desenvolvimento do programa fonte Resposta Entrada/Saída Análise dos resultados obtidos

34 ROBÓTICA Controle de Força de Servo-Motores
Tópicos a serem abordados Descrição do problema Descrição da Estratégia e da estrutura do Controlador Nebuloso Objetivo da Ação de Controle Sistema de Controle Definição das Variáveis de Entrada e de Saída Desenvolvimento do programa fonte Resposta Entrada/Saída Análise dos resultados obtidos

35 ROBÓTICA (Modelo do Pendulo Simples Invertido)
Tópicos a serem abordados Descrição do problema Descrição da Estratégia e da estrutura do Controlador Nebuloso Objetivo da Ação de Controle Sistema de Controle Definição das Variáveis de Entrada e de Saída Desenvolvimento do programa fonte Resposta Entrada/Saída Análise dos resultados obtidos

36 ROBÓTICA (Modelo do Pendulo duplo Invertido)
Tópicos a serem abordados Descrição do problema Descrição da Estratégia e da estrutura do Controlador Nebuloso Objetivo da Ação de Controle Sistema de Controle Definição das Variáveis de Entrada e de Saída Desenvolvimento do programa fonte Resposta Entrada/Saída Análise dos resultados obtidos

37 ROBÓTICA Sistema de Controle de foco de Câmaras
Tópicos a serem abordados Descrição do problema Descrição da Estratégia e da estrutura do Controlador Nebuloso Objetivo da Ação de Controle Sistema de Controle Definição das Variáveis de Entrada e de Saída Desenvolvimento do programa fonte Resposta Entrada/Saída Análise dos resultados obtidos

38 Aspectos construtivos de
Controladores Nebulosos SOFTWARE E HARDWARE

39 Conclusões Finais