introducciÓn a los sistemas neurodifusos
DESCRIPTION
Introducción A La Lógica Difusa (LD)TRANSCRIPT
ESCOM SN-I 1
INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS NEURODIFUSOS
UNIDAD 1UNIDAD 1
ESCOM SN-I 2
1.21.2 Introducción Introducción AA La La Lógica Difusa (L Lógica Difusa (LDD))
1.2.1 Áreas de aplicación de la Lógica difusa.
1.2.2 Problemas resueltos con sistemas difuso.
ESCOM SN-I 3
El termino de “lógica difusa” a sido utilizado de dos diferentes formas:
1.- La lógica difusa se refiere a un sistema lógico que generaliza la lógica clásica de dos-valores para realizar razonamientos bajo incertidumbre.
2.- La lógica difusa se refiere a todas las teorías y tecnologías que emplean conjuntos difusos, los cuales son clases con fronteras no nítida.
¿Qué Es La Lógica Difusa?¿Qué Es La Lógica Difusa?
ESCOM SN-I 4
La segunda forma de lógica difusa incluye a la primera al considerarla como una rama.
Otras áreas incluyen: control difuso, reconocimiento de patrones difusos, aritmética difusa, programación matemática difusa, teoría de la probabilidad difusa, análisis de decisión difusa, teoría de redes neuronales difusas, y topología difusa, etc.
ESCOM SN-I 5
¿Qué Es La Lógica Difusa?¿Qué Es La Lógica Difusa?
Es una manera conveniente de proyectar un espacio de entrada a un espacio de salida.
ESCOM SN-I 6
La Historia De La L. D.La Historia De La L. D.
1930 J. Lukasiewicz.- Inicia el concepto de una lógica multivaluada.
1937 Max Black (filósofo). - Aplicó una lógica continua.
1965 Lotfi A. Zadeh.- Publicó el 1°artículo sobre Conjuntos Difusos:
L. A. Zadeh, “Fuzzy Sets”, Inform. Contr., Vol. 8, pp338-353, 1965.
ESCOM SN-I 7
1974 E. H. Mamdani.- Inicia los
trabajos de investigación sobre Control Difuso. Motivado por 2 artículos de Zadeh sobre la teoría de algoritmos difusos y análisis lingüístico, aplica por primera vez la Lógica Difusa en el control de una:
Maquina de vapor.
* *.
ESCOM SN-I 8
La teoría de los conjuntos difusos sienta las bases para el desarrollo de una nueva lógica matemática, la cual se puede implantar en modos estructurados, como los algoritmos difusos.
ESCOM SN-I 9
Algoritmo DifusoAlgoritmo Difuso
La existencia en nuestra memoria de tales reglas y conjuntos, así como su ejecución, no es otra cosa que un algoritmo difuso.
ESCOM SN-I 10
¿Cuándo Nace la L. D.?¿Cuándo Nace la L. D.?Nace cuándo dejamos de pensar que todo los fenómenos que observamos en el mundo cotidiano se pueden calificar dentro de conjuntos con fronteras bien establecidas, cuándo la valoración de una verdad admite ser graduada.
“En la lógica difusa todo es motivo de grado”.
ESCOM SN-I 11
La L. D. Como HerramientaLa L. D. Como Herramienta
La Lógica Difusa es una herramienta que nos permite estructurar, de una mejor manera, todo aquello que está separado por fronteras mal definidas, como el pensamiento, el lenguaje y la percepción.
ESCOM SN-I 12
La lógica difusa permite modelar el comportamiento de fenómenos que son difíciles de predecir con modelos matemáticos, esto mediante un lenguaje natural y claro. Lo anterior involucra el procesamiento natural del cerebro humano mediante reglas del modo:
“Si esto sucede, entonces hago esto”.
ESCOM SN-I 13
La ciencia tradicional busca representar al mundo mediante modelos matemáticos, la naturaleza del cerebro humano procesa las reglas que atañen a una situación en particular en forma global y difusa,
ESCOM SN-I 14
. . .. . .
Y solamente así se explica la velocidad con que deducimos una respuesta aproximada a una situación cuyo modelo matemático desconocemos y que sí podemos superar, como caminar o cachar en el aire una pelota de béisbol.
ESCOM SN-I 15
¿Qué Es La Lógica Difusa?¿Qué Es La Lógica Difusa?La lógica difusa es la ciencia de los
principios del razonamiento aproximado, y lo central en esta lógica es que a diferencia de los sistemas lógicos clásicos, ayuda a modelar los modos imprecisos de razonamiento que juegan un papel esencial en la habilidad humana para tomar decisiones en un ambiente de incertidumbre e imprecisión.
ESCOM SN-I 16
El concepto fundamental dentro de la lógica difusa es:
El Conjunto Difuso.
Dentro de la Lógica Difusa un conjunto es una clase de objeto con un continuo de grados de membresía, tal que un conjunto es caracterizado por una función de membresía, la cual asigna a cada objeto un intervalo de grado de membresía entre cero y uno.
ESCOM SN-I 17
Las funciones de membresía deben definirse a partir de la experiencia o la intuición o simplemente utilizando el sentido común.
ESCOM SN-I 18
Tipos De Funciones De Tipos De Funciones De MembresíaMembresía
ESCOM SN-I 19
Resumen De Funciones De Resumen De Funciones De MembresíaMembresía
Los conjuntos difusos describen conceptos vagos (corredor rápido, tiempo caliente, días de la semana).
Un conjunto difuso admite la posibilidad de pertenencia parcial en él (viernes es más o menos un día del fin de semana).
ESCOM SN-I 20
El grado de pertenencia de un objeto a
un conjunto difuso es denotado por un valor de pertenencia entre 0 y 1.
Una función de pertenencia asociada con un conjunto difuso proyecta un valor de entrada a su valor de pertenencia apropiado.
ESCOM SN-I 21
¿Qué son los sistemas difusos?¿Qué son los sistemas difusos?
Los sistemas difusos son sistemas basados en conocimiento ó basados en reglas.
El corazón de un sistema difuso es una base de conocimiento que consiste de una base de reglas difusas IF-THEN.
Una regla difusa IF-THEN es una declaración IF-THEN en la cual algunas palabras son caracterizadas por funciones de membresía continua.
ESCOM SN-I 22
¿Cómo construir un sistema ¿Cómo construir un sistema difuso?difuso?
1.- Se obtiene una colección de reglas difusas IF-THEN de la experiencia de un experto ó basado en el conocimiento que se tiene del problema a resolver.
2.- Se combinan dichas reglas en un solo sistema. Los diferentes sistemas difusos utilizan principios distintos para realizar dicha combinación de reglas.
ESCOM SN-I 23
¿Cuáles son los sistemas difusos ¿Cuáles son los sistemas difusos utilizados comúnmente?utilizados comúnmente?
1.- Sistema difuso puro.
2.- Sistemas difusos Takagi-Sugeno-Kang (TSK).
3.- Sistemas difusos con fusificador y defusificador.
ESCOM SN-I 24
1.2.1 Áreas De Aplicación De La Lógica Difusa
UNIDAD 1UNIDAD 1
ESCOM SN-I 25
Utilización de la L. D.Utilización de la L. D.
La Lógica Difusa se utiliza cuando un proceso provee fuentes de información que solamente son interpretadas cualitativamente o inciertamente.
ESCOM SN-I 26
La lógica difusa encuentra su aplicación en aquellas áreas en las cuales el juicio y la evaluación humana juegan un papel muy importante.
ESCOM SN-I 27
Algunas De Las Áreas De Algunas De Las Áreas De Aplicación En La Actualidad Son:Aplicación En La Actualidad Son: Electrodomésticos, Transporte, Control, Economía, Medicina, Política,
Industria, Informática, Ingeniería, Biología, Microelectrónica
ESCOM SN-I 28
TABLA DE APLICACIONESTABLA DE APLICACIONES
Electrónica de Consumo
- Autoenfoque y Exposición Automática
en Cámaras de Vídeo
- Sintonía Automática en T.V.
Industria Automotriz- Control Antiderrapante
- Transmisión Automática
- Control de Inyección Electrónica
ESCOM SN-I 29
TABLA DE APLICACIONESTABLA DE APLICACIONES
Reconocimiento de Patrones
- Reconocimiento de Voz
- Visión Computarizada
- Reconocimiento Óptico de Caracteres
Aplicaciones en el Hogar
- Lavadoras Automáticas
- Aire Acondicionado
- Hornos de Microondas
- Refrigeradores
- Limpiadores de alfombras
ESCOM SN-I 30
TABLA DE APLICACIONESTABLA DE APLICACIONESAplicaciones Industriales
- Navegación Automática de Robots
- Operación de Plantas de Cemento
- Control de Hornos de Vidrio
- Control de Reactores Nucleares
Ingeniería Civil
- Predicción Sísmica
- Control de Calidad de Agua
- Control del Movimiento Estructural
- Evaluación de la seguridad estructural.
ESCOM SN-I 31
TABLA DE APLICACIONESTABLA DE APLICACIONESNegocios
- Asignación de Crédito en Tarjetas
- Análisis Financiero
- Acciones y Seguros
- Programación de existencias en almacén
- Toma de Decisiones
Medicina
- Diagnóstico Médico
- Control de Presión Sanguínea
-Diagnóstico de Rayos X
- Herramientas de Endoscopio
ESCOM SN-I 32
¿Por Qué Usar Lógica ¿Por Qué Usar Lógica Difusa?Difusa?
La LD es conceptualmente fácil de entender.
La LD es flexible.La LD puede ser construida de la
experiencia de los expertos.Su estructura está basada en lenguaje
natural.
ESCOM SN-I 33
¿Cuándo No Usar La Lógica ¿Cuándo No Usar La Lógica Difusa?Difusa?
Si la Lógica Difusa NO ES una forma conveniente de proyectar un espacio de entrada a un espacio de salida en un determinado sistema ES MEJOR NO USARLA.
La lógica difusa NO es la codificación del sentido común ES MEJOR NO USARLA.
ESCOM SN-I 34
1.2.1 Problemas resueltos con sistemas difuso
UNIDAD 1UNIDAD 1
ESCOM SN-I 35
Diagrama a Bloques de un Diagrama a Bloques de un Sistema DifusoSistema Difuso
ESCOM SN-I 36
Fusificación DefusificaciónOperaciones
Lógicas
ControladorLógicoDifuso
Usuario
Circuito Integrado CMOS Difuso
Proceso Externo
sensor
sensor
sensor
sensor
Ajustador
Ajustador
I n t e r f a z
Entradas
Salidas
ESCOM SN-I 37
Configuración Básica de Sistemas Configuración Básica de Sistemas Difusos Difusos
Base de Reglas Difusas
Motor de Inferencia Difusa
Conjuntos Difusos en U
Conjuntos Difusos en V
ESCOM SN-I 38
Base de Reglas Difusas
Promedio de Importancia o Peso
x en U y en V
Configuración Básica de un Sistema Configuración Básica de un Sistema Difuso: Takagi-Sugeno-Kang (TSK)Difuso: Takagi-Sugeno-Kang (TSK)
ESCOM SN-I 39
Configuración Básica de Sistemas Configuración Básica de Sistemas Difusos con Fusificador y DefusificadorDifusos con Fusificador y Defusificador
Base de Reglas Difusas
Máquina de Inferencia Difusa
Conjuntos difusos en U
Conjuntos Difusos en V
Fusificador Defusificador
x en U y en V
ESCOM SN-I 40
1.- Inteligencia Artificial Aplicada al Control de un Semáforo
ESCOM SN-I 41
Componentes de un C L D
FUSIFICACIÓN
La fusificación de una entrada es el proceso por el cual se calcula su grado de pertenencia a uno o varios de los conjuntos difusos en que se divide el rango de valores posibles para dicha entrada.
ESCOM SN-I 42
Conjuntos Difusos de Entrada Conjuntos Difusos de Entrada para la Densidad 1para la Densidad 1
ESCOM SN-I 43
EVALUACIÓN DE LAS REGLAS DE CONTROL
En esta etapa se debe establecer una serie de reglas de la forma SI - ENTONCES para indicar la acción a realizar en función del conjunto al que pertenece la entrada al sistema.
ESCOM SN-I 44
Reglas para la Inferencia Difusa
ESCOM SN-I 45
DEFUSIFICACIÓN
La defusificación de las salidas consiste en obtener un valor numérico para cada una de las salidas del sistema a partir de los conjuntos difusos a los que pertenecen.
ESCOM SN-I 46
Conjuntos Difusos de Salida para Conjuntos Difusos de Salida para la Luz Verdela Luz Verde
ESCOM SN-I 47
ConclusiónConclusión
Requiere de un Conjunto de Reglas que son dictadas comúnmente por el hombre, basadas en la experiencia del operador experto de una planta o proceso que se desee controlar, o a través del sentido común del programador, se requiere también del establecimiento de conjuntos difusos sobre los universos o variable.
Sistema DifusoSistema Difuso
ESCOM SN-I 48
2.- Sistema Autónomo Móvil De 2.- Sistema Autónomo Móvil De Adquisición De ImágenesAdquisición De Imágenes
ESCOM SN-I 49
3.- ROBINN.- Robot Inteligente de 3.- ROBINN.- Robot Inteligente de NavegaciónNavegación
DIAGRAMA A BLOQUES
TarjetaDigitalizadora
De vídeo
PCMOVIL
Control electrónicoDel móvil
Acondicionamientode la señal
ProcesamientoO
Red Neuronal.
Tratamiento yAcondicionamiento
De la imagen.
Tarjeta Digitalizadora
De vídeo.Visión
TransmisorDe
vídeo.
ReceptorDe
vídeo.
ReceptorDe
Ordenes.
TransmisorDe
Ordenes
ControlDifuso
ESCOM SN-I 50
Sistema de control de giros del Sistema de control de giros del móvilmóvil
ESCOM SN-I 51
Sistema de control de velocidadSistema de control de velocidad
ESCOM SN-I 52
4.- Silla De Ruedas Con Control Digital 4.- Silla De Ruedas Con Control Digital Basado En Lógica DifusaBasado En Lógica Difusa
ETAPA
DEPOTENCIA
MOTOR
USUARIO
CLD
CONTROLMANUAL
INTERFAZ
SALIDAMOTOR
SENSORES
ETAPA DE ACONDICIO-NAMIENTO
SISTEMA MINIMO
ESCOM SN-I 53
Diagrama a bloques del funcionamiento de la Diagrama a bloques del funcionamiento de la programadora General de Trafico (PGT)programadora General de Trafico (PGT)
5.- Sistema De Regulación Automática De Trenes Para El Stc Del DF
(Sirat-stc-df)
ESCOM SN-I 54
Sistema de Control Lógico Difuso para Regulación Automática
Regulación Automática (CLD)
Regulación de Horarios
Regulación de Intervalos
ProcesoEntradas Salidas
ESCOM SN-I 55
CLD Regulación de HorariosCLD Regulación de Horarios
Marcha Tipo Práctica = MTP
ESCOM SN-I 56
Variables de entradaVariables de entrada
Tipo de Tren Ubicación
Señal de Espaciamiento Retardo
ESCOM SN-I 57
Variables de SalidaVariables de Salida
Marcha de Tren Mando de DBO
(Despacho Bajo Orden)
ESCOM SN-I 58
Reglas para el CLD Regulación de HorariosReglas para el CLD Regulación de Horarios
ESCOM SN-I 59
Otros Problemas ResueltosOtros Problemas Resueltos
TT0158
Lógica difusa aplicada a un juego por computadora.
TT0129
Ping-Pong: Interceptor de objetos en 2D usando visión por computadora.
TT0161 J.I.B.A. 3D
(Juego inteligente de batalla aérea tridimensional basada en técnicas de aprendizaje).
TT0016
Desarrollo de un sistema de reconocimiento de voz basado en lógica difusa.
TT0015
Reconocimiento óptico de caracteres basado en lógica difusa.
ESCOM SN-I 60
ESCOM SN-I 61
UNIDAD 1UNIDAD 1
1.3 Panorama General De Los Sistemas Inteligentes