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Helder Anibal Hermini 1.Introdução 2.História 3.Fundamentos de Lógica Nebulosa 4.Estruturação básica de Controladores Nebulosos.

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1 Helder Anibal Hermini

2 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

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4 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?

5 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:

6 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:

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);

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

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11 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

12 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

13 Tipos de Função de Pertinência Fundamentos de Lógica Nebulosa

14 Operações Lógicas Lógica Booleana Lógica Nebulosa

15 Operações Lógicas Fundamentos de Lógica Nebulosa

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

17 Diagrama de inferencia nebulosa Fundamentos de Lógica Nebulosa

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19 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

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21 VERSÃO BÁSICA VERSÃO 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?

22 (Fuzzy inference process) Processo de Inferência Nebulosa O problema da gorjeta CASO GERAL EntradaSaída REGRAS Termos de Entrada (interpretados) Termos de Atribuídos (atribuídos) Um Exemplo Específico ServiçoGorjeta 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.

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

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

25 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 = 3comida = 8 Entrada 1Entrada 2 IF o serviço é excelênte OR a comida é deliciosa THEN gorjeta = generosa Implementação de um Sistema Nebuloso

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

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

28 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

32 ROBÓTICA CONTROLE DE PRÓTESES MIOELÉTRICAS DE MEMBROS SUPERIORES Tópicos a serem abordados 1.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

33 ROBÓTICA Controle de Próteses Mioelétricas de Membros Inferiores Tópicos a serem abordados 1.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

34 ROBÓTICA Controle de Força de Servo-Motores Tópicos a serem abordados 1.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

35 ROBÓTICA (Modelo do Pendulo Simples Invertido) Tópicos a serem abordados 1.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

36 ROBÓTICA (Modelo do Pendulo duplo Invertido) Tópicos a serem abordados 1.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

37 ROBÓTICA Sistema de Controle de foco de Câmaras Tópicos a serem abordados 1.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

38 SOFTWARE E HARDWARE

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