Helder Anibal Hermini
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Conteúdo Programático
1.
2.
3.
4.
5.
6.
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
7. Aspectos construtivos de Controladores Nebulosos
(Software e Hardware)
8. Conclusões finais
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
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.
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.
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);
História
“FUZZY LOGIC” foi desenvolvida
em 1965 pelo Lotfi A. Zadeh, professor
de Ciência da Computação da
Universidade da California em
Berkeley.
Desenvolver mais............
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”
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)
Fundamentos de Lógica Nebulosa
Tipos de Função de Pertinência
Fundamentos de Lógica Nebulosa
Operações Lógicas
Lógica
Booleana
Lógica
Nebulosa
Fundamentos de Lógica Nebulosa
Operações Lógicas
Fundamentos de Lógica Nebulosa
Operações Lógicas: Exemplo
União
Função de pertinência A
Sobreposição gráfica das
funções de pertinência
Função de pertinência B
Interseção
Fundamentos de Lógica Nebulosa
Diagrama de inferencia nebulosa
Estrutura básica de Sistemas Nebulosos
Entradas Abruptas
Fuzificação
das variáveis
Definir Funções
de Pertinência
Classificação
Aplicação das
regras
Atribuir Graus
de pertinência
Estimar uma medida
com maior precisão
Defuzificação das
variáveis
Saída Abrupta
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?
Processo de Inferência Nebulosa
(Fuzzy inference process)
“O problema da gorjeta”
CASO GERAL
Entrada
Saída
REGRAS
Termos de
Entrada
Termos de
Atribuídos
(interpretados)
(atribuídos)
Um Exemplo Específico
Serviço
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
Gorjeta
é interpretado como
ruim, bom, excelente.
é atribuído como
baixa, média, alta.
Implementação de um Sistema Nebuloso
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
Antecedente
1. Entradas
Nebulosas
IF o serviço é excelênte OR
2. Aplicar operador Or
(max)
Conseqüênte
3. Aplicar o Operador de
inferência (min)
a comida é deliciosa THEN gorjeta = generosa
serviço = 3
comida = 8
Entrada 1
Entrada 2
Resultado da
implicação
Passo 4: Agregar todas as saídas
1
IF o serviço está ruim OR a comida está rançosa THEN
gorjeta = baixa
2
IF o serviço está bom
THEN
gorjeta = média
THEN
gorjeta = alta
3
IF serviço é excelente OR comisa é deliciosa
serviço = 3
comida = 8
Entrada 1
Entrada 2
Resultado da agregação
Implementação de um Sistema Nebuloso
Passo 5: Desfuzificação
5. defuzificar a saída
agregada (método
da centróide)
Resultado da defuzificação
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
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
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
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
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
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
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
SOFTWARE E HARDWARE