您好,欢迎来到纷纭教育。
搜索
您的当前位置:首页对求解max-min模糊关系方程Tsukamoto法的简化

对求解max-min模糊关系方程Tsukamoto法的简化

来源:纷纭教育
第27卷第2期 2017年6月 洛阳理工学院学报(自然科学版) Journal of Luoyang Institute of Science and Technology(Natural Science Edition) Vo1.27 No.2 Jun.2017 对求解max.min模糊关系方程Tsukamoto法的简化 吴小瑞 ,宋振明。 (1.西南交通大学数学学院,四川成都610031;2.西南交通大学智能开发中心,四川成都610031) 摘要:在求解max.min模糊关系方程Tsukamoto方法的基础上,首先对y矩阵的每列元素进行集合的交运算, 缩小解集的范围,再对w矩阵的每列元素进行集合的交运算,使w矩阵从m×n维转化为n×1维,减少一些 无用的计算量,避免解集出现空集,或出现重复解,使计算更加简洁。 关键词:模糊关系方程;max—min模糊关系方程;Tsukamoto法 DO/:10.3969/i.issn.1674—5403.2017.02.021 中图分类号:029 文献标识码:A 文章编号:1674~5403(2017)02—0079—04 模糊关系方程在模糊数学理论中占有重要的地位,被模糊综合评判、模糊控制、模糊识别、模糊决 策、模糊系统和数据挖掘等领域广泛应用¨ J,所以,模糊关系方程的求解问题是一个重要的研究方向。 1976年法国学者Sanchez提出模糊关系方程理论 j。随后,许多学者在模糊关系方程的求解问题上做 大量的工作,针对max—min模糊关系方程求解有很多种方法,分别有Tsukamoto法、模糊矩阵变换法、有 效路径法、保守路径法、三角法等 。近些年来,模糊关系方程的求解问题被许多国内外学者研究 , 不同的角度进行推广和完善应用,如谷敏强研究一类泛逻辑蕴涵算子求解模糊关系方程 u;李龙、姚明 臣等人从数值计算的角度出发,利用神经网络的学习过程,提供出一种新算法求解max—min模糊关系方 程 ;Jegus Medina、Esko Turunen等人研究基于覆盖问题的模糊关系方程极小解求解¨ ;屈小兵、孙峰 等人结合矩阵的初等变换求解模糊关系方程¨ ;周雪刚、杨晓鹏等人讨论正项式几何规划问题研究模糊 关系方程 。 Tsukamoto方法是20世纪70年代Et本学者Tsukamoto Y提出的,该方法最突出的优点是最直接、最直 观,但是仍然存在缺陷。计算量随着矩阵方程阶数的增加而呈现指数的增长,且有些计算重复出现,或 者许多计算结果是空集,或者给出重复解,或者给出的解被其他解包含。那么将如何避免这些多余的计 算呢?因此,针对这些问题进行分析,在Tsukamoto方法的基础上对运算进行一些简化,减少一些重复计 算,使计算更简洁、更有效地求得模糊关系方程的所有解。 1预备知识 下面将给出1TIaX—min模糊关系方程的定义及相关的一些定理,简单的介绍如何用Tsukamoto方法 ] 求解ITIaX—min模糊关系方程。 模糊关系方程: 模糊矩阵A=(aii) ,。 ∈[0,1],B=(6 ) ,b ∈[0,1], :(xi) , ∈[01]称 ,。A=B (1) 是模糊关系方程。 收稿Et期:2016—11—23 作者简介:吴小瑞(1987一),女,甘肃平凉人,在读硕士研究生,主要从事智能信息处理方面的研究 基金项目:国家自然科学基金项目(61175055). 80 Tsukamoto方法: 洛阳理工学院学报(自然科学版) 第27卷 1)由模糊关系方程(1)构造集值模糊矩阵y=‘y ) 构造区间值模糊矩阵Y=( ,)…,其中, =。 f童6 。 ,其中Y f=aijsb ;由模糊关系方程(1) 2)对y的每一列中选定一个非空元素分别代人l,的相应位置上去替换y中的相应的元素,得一矩阵w, 其中矩阵W的列为区间向 =(alj童6 一,0 f奢6 ,aijkbj,ai+ljkbj,.o o,a奎6,) (选取Y中第 列第i个元素), mj代换后的矩阵记为 。 . =(彬 ) ,其中 表示选取矩阵Y中第J.列第i行元素的位置,记为 :i。 3)对每个 止,… 矩阵的每一行进行集合的交运算,得矩阵列向量 。 … 便是一部分解向量,最 后对所有的解集合求并,得到最终解的集合。 2 Tsukamoto方法的简化 由于Tsukamoto方法求解max—arin模糊关系方程存在很多的不足,如有解是空集;或解被其它解包 含;或出现重复解。为避免出现上述问题,分析Tsukamoto方法求解的过程,利用集合的交并运算,压缩 并确定解集的区间范围,首先确定这样减少一些无用计算,再对模糊矩阵y的列元素进行交运算,得到新 的模糊矩阵,记为y 。下面给出简化后的一些定理及性质。 定理2.1 若 是模糊关系方程的解,则 c l, 。 证明:根据Tsukamoto法,设Y=( ) ,Y=(Y ) 且Y C Y 将y中每一列中选定一个非零元 素代入y相应的位置上代换l,中相应的元素,得w矩阵,再对 中每行的元素进行集合的交运算,得模 糊关系方程的解X .., 并且每个元素(n ‰)Ny n(n y )C n:: 即X 【2_…, c Yn,所以X= ui1 i2""ina{1.2,.., 2.., cYn。 ,定理2.2若y为模糊关系方程的区间值模糊矩阵,那么对y矩阵的每一行元素进行集合的交运算, 得y 是m×1维矩阵且每个元素非空。 证明:y 是 ×1维矩阵。显然,只需证明Y 中每个元素非空。根据式(1),设Y:‘), ) ,Y = (Y )m×l,bM=max{b1b2,…,b )且 ,f[0,1]。 ≤bi y 。 肋 I[0.bi】’aii>6;。 因此[0,bM]C Y ,即[0,bM】C Y =n n Y ,证得 ≠([0,bM],…,[0,bM1J c Yn=(y ) 。 第二部分得知 . 是模糊关系方程的解,记置 .,…, 是Tsukam。 。方法化简后所求得的解,下面 根据这两种解,我们得到 定理2.3若矩阵 。 … ,矩阵 lIf:…是公式(1)的解,并且满足条件:J. =i 一√ :i一有 , ,.且矩阵个数相等。 证明:(1)矩阵 . 和矩阵X【1_【2l一, 个数相等是显然的。因为矩阵 。 一山和矩阵 iI i2"'"in都是由 = … :..., ,集值模糊矩阵】,中每列非零元素的个数决定。 (2)下面证明解是同一个解。 选取集值模糊矩阵l,第s列的所有元素是相同的,同 根据已知条件: 。=i 一,J. =i ,即 =is时,  ) ,再与区间值模糊矩阵对应元素进行交运 时替换矩阵J=( “) xn,i =[0,1 J,得到新矩阵, :(算,得到矩阵W, 设 .止.,. 从而得到矩阵 … ;根据定理2.1,X }2_…, 矩阵的生成是先分别将矩阵J 和 =( 1) 1,其中 1=(n n:l ) n , ,矩阵y每行元素进行交运算,得到矩阵W 。 一 和yn。 …, =‘pd) l,其中P l:n l(i n );X :…,(n n 一 i'i,),因为集合交运算满足交换律,所以有 n n(i  n Y )=(n 1i ) n(n 1Y )1。 :::即P l= 因此矩阵 =…. X …, 。 结合(1)、(2)命题成立。 第2期 吴小瑞等:对求解max—min模糊关系方程Tsukamoto法的简化 8l 对求解(2)的步骤如F: 第1步:根据所给的模糊关系方程,确定集值模糊矩阵Y和区间值模糊矩阵Y,再对Y的每一行进 行相交得l, 。 第2步:记I :([0.1]._.[0,1]) ,从Y的第J_(.J.=1,2,…,n)列中选定一个非零元素y 代人 J中,其中i=1,2,…,m,去替换J中第1行第1列的元素,得到一个矩阵,记w 。 若从Y的第_『列中选定非零元素是似; =0 √=1,2,…,n,这样替换I 中元素所得的矩阵为 w … ,其中表示选取矩阵Y中第s列第i行元素的位置,记为i =i。 注2.1若从y的每列所选的非空元素中,所在同一行有两个或两个以上的,先将他们进行相交之 后,再去替换中相应行的元素。 第3步:将矩阵w 和i, 中相应位置元素相交,所得的矩阵 。 …, [ 为(1)的解。 第4步:将第三步的解并起来,即: , 一^为( )的解集。 0 。性质2.1 设y Y沈,…,y (£≤n)是y第i行中有t个非空元素,并将他们进行两两相交, 如:YO n y ,那么wl :,… …憾…^ ,其中 。=t’j = 。 下面给一些例子分别用Tsukamoto方法和利用上述定理及性质所得新算法进行求解,并作了比较。 例2.1解模糊关系方程 0.3 0.2 0.7 0.8 0.5 0.4 0.4 0.9 O.7 ( 1 2 3 4 5)。 O.3 O.2 O.7 =(0.7 0.4 0.5 0.8)。 O.9 0.6 O.1 O.2 O.8 0.5 O.6 O.4 (p O.5 【0.1] 【0.1] [0.1] [0.1] 【0.0.5] [0.1] [0.I] [0.1】 [0.0.8】 [0.4.1】 [0.1] [0,,1】 解:Y= [0.7.1】 0.7 O.7 (D f0.1] 【0.1】 【0.1] 0.4 0.4 [0.0.7] [0.0.4】 0.5 【0.1] [0.0.7] [0.0.4] [0.0.5] (1)方法1。 通过[0,1】 Tsukamoto方法那么就需要计算【0,1】0.5 【0.81】、 ,36 个 …. 矩阵,即 = f0,1】 [0.4,1】 f0,1】 【0,0.8】I 【0.7,1] [0,1】 【0,1】 [0。1]I,再对的每行进行相交所得解 [0,0.7] [0,0.4】 [0,1】 [0,0.7】 【0,0.4] [0。0.5] P32“=( [0。1]l 【01] .[04,0.8】.[0.7,1】[0,0.4]0,0.4) 。 但是由于计算量非常大,通过同样的方法将下面矩阵的计算过程省略。P础,P。 P, ,P, P, , P421l,P425l,尸4411,P4451,P4511,P455l,P521l,P54l1,P5251,P55l2,JP5552,P3252,P5452,P3452,P3552,P5451,P555l, 212,P5511, P4252,P4412, 52,P45l2,JP4552,p5212,P5252,P54l2,以上所得的解都是空集。 P3212 P3 ̄12 (0.5 0.8.[07,1】 [0,0.4] [0,0.4】) ,P3412=(0.5 0.8.[07。1].0.4【00.4]) , .(0・5 0.8 [07,1】 【0,0.4]0.4) ,而P32l2 3 P34l2,P32l2]P35l2,因此,解集是P32I2。 (2)方法2。 分析:y中第1列非零元素为3、4、5行,第2列非零元素为2、4、5行,第3列非零元素为1、5 行,第4列非零元素为1、2行,故可得36个w 矩阵。Y中每行非零元素进行两两相交得空集有第1行 3、4列,第4行1、2列,第5行1、2、3列,则就有9个W’ l,1(£1=34,5;i2=2,4,5)中第1行元 ,素是 ,那么就有9个置 :】I】= 。同理,有4个 ,,.电= ( l=1,5;i2=1,2);有6 X55 = (i1=2,4,5; 2=1,2);有1个X52= ;有4个X 551,5, := (i1=3,4;i2=1,2),总计有23个 ,, ,82 洛阳理工学院学报(自然科学版) 第27卷 中有一个元素是空集。 因此现在只列出13个矩阵W W'3212 W 3252 (0.5 0.8([01】,.,分别如下: [0,1]) , 姗=(【08,1].[O7,1]..[0,1】[0.4,1】.tO.7.1】[011 0.5) , .0.8[07,1] [0,1]0.5) ,W 34l2=(0.5 0.8,[07.1】0.4.[0.1 1) , W 345l=([08,1] [0,1] [0.7,1]0.4 0.5) ,W 3452=([01]0.8[07.11 0.4 0.5) , 【01]) , .W 3512=(0.5 0.8[07,l】 [0。1】0.4) ,W 42l2=(0.5 0.8.[01]0.7.W 45l2=(0.5 0.8.[01】0.7 0.4) ,W 5212=(0.5 0.8,【01】 【0.1】0.7) , ,.W 425l=([08,1 1 [0.4,1 1 [0,1 1 0.7 0.5) ,W 4252=([01】0.8[01】0.7 0.5) , .w 5412=(0.5 0.8 [0,11 0.4 0.7) ,又因为w 3212 W 3412,w 3212 D w 3512,W 3252]W 3452, 与yn对应元素相交,所得的解分别有:X3 52, wP42 2]w 45 2,w 5212]W 5412,所以只有8个w 251, 3451, 251, 252, ,4212, 212,为空集,X3212=(O.5 0.8 【0.7,1] [0。0.4l [0.0.41),所以模糊 关系方程的解是X32 2=(O.5 0.8[0.7.1】 【0.0.4】 【0。0.4])。 通过上述两种方法的比较,第2种明显减少了一些无用计算,并通过定理及性质能够更快解得解是空 集,这样既减少了计算的时间,又减少了占用的空间。 3结语 模糊关系方程的求解是一个重要的计算工具。何鹏和王学平研究矩阵覆盖,在[0,1]格上研究模 糊关系方程极小解的求解问题 。本文分析Tsukamoto方法,利用蕴涵逻辑公式,减少矩阵的维数,简化 矩阵,在Tsukamoto方法的求解过程作了一些简化,得到一种新的方法。 参考文献: [1]谢季坚,刘承平.模糊数学方法及其应用[M].3版.武汉:华中科技大学出版社,2006:168—174. [2]胡宝清.模糊理论基础[M].武汉:武汉大学出版社,2004,10:223—263. [3]宋晓秋.模糊数学原理与方法[M].3版.北京:中国矿业大学出版社,2004:137—149. [4]Sanchez E.Resolution of composite fuzzy relation equations[J].Inform and Control,1976(30):38—48. [5]Bourke M M,Fisher D G.Solution algorithms for fuzzy relational equations with mo,x—product composition[J].Fuzzy Sets Syst,1998 (94):61—69. [6]姜静,李长青.区间值max. 模糊关系方程的完全解[J]。模糊系统与数学,2013(27):121—126. [7]Wu Y K,Guu S M.A note on fuzzy relation programming problems with max—strict—t—norm composition[J』.Fuzzy Optim Decis Mak,2004(3):271—278. [8]Wu Y K,Guu s M.Minimizing a linear function under a fuzzy max—airn relational equation constraint[J],Fuzzy Sets Syst,2005, 150:147—162. [9]Yang J H,Cao B Y.Geometric programming with fuzzy relation equation constraint[C]//in:Proceedings of IEEE International Conference on Fuzzy Systems,2005:557—560. 『1 0]Liu C C,Lur Y Y,Wu Y K.Some Properties of Bipolar max—min Fuzzy Relational Equations[J]_Lecture Notes in Engineering& Computer Science,2015,2216(1):394—394. f11]谷敏强.一类模糊关系方程的求解问题[J].汕头大学学报(自然科学版),2009,24(1):13—21. [12]李龙,姚明臣,胡伯霞.求解模糊关系方程的一种数值方法[J].黑龙江大学自然科学学报,2014(5):602—606- 『1 3]Medina J,Turnnen E.Using covers to characterize the solutions of fuzzy relation equations on linear carriers[C]//7 th European Symposium on Computational Intelligence and Mathematics,2015:75—81. [14]Qu x B,Sun F.Matirx elementary transformations in solving systems offuzzy relation equations[J].Applied Soft Computing,2015 (31):25—29. [15]Zhou X G,Yang X P.Posynomial geometirc programming problem subject to max—min fuzzy relation equations l J].Information Sciences,2016(328):15—25. 『16]何鹏,王学平.覆盖矩阵和合成模糊关系方程的极小解[J].模糊系统与数学,2015,29(2):109—117. (下转第93页) 第2期 杨琼等:~类理想化主动磁轴承不对中转子系统的动力学分析 93 4个磁极 6个磁极 8个磁极 (b) 图4偏角一时间变化的响应图 参考文献: [1]Zhang W,Yao M H,Zhan X P.Multi-pulse chaotic motions of a rotor—active magnetic bearing system with time—varying stifness [J].Chaos Solitons Fractlas,2006,27:175—86. [2]Eissa M H,Hegazy U H,Amer Y A.Dynamic behavior of an AMB supported rotor subject to harmonic excitation[J].Appl Math Model,2008,32:1370~80. [3]Bouaziz S,Attia H M,Maatar M,et a1.Dynamic behaviour of hydrodynamic journal bearings in presence of rotor spatial angular mislaignment[J].Mech Mach Theory,2009,44:1548—59. [4]Bouaziz S,Atira H M,Maatar M,et a1.Angular misalignment effect on hydrodynamic journal bearings dynamical behaviour[J].Int J Eng Simul,2007,8(1):3—10. [5]Slim B,Najib B M,Mohamed M,et a1.A theoretical model for analyzing the dynamic behavior of a misliagned rotor with active magnetic bearing[J].Mechatronics,2011,21:899—907. [6]黄文虎,武新华,焦映厚,等.非线性转子动力学研究综述[J].振动工程学报,2000,13(4):497—509. [7]李明.平行不对中转子系统的非线性动力学行为[J].机械强度,2005,27(5):580—585. Idealized Dynamic Behavior Analysis of Misaligned Rotor with Active Magnetic Bearings YANG Qiong,HUANG Mengjia (Lanzhou Jiaotong University,Lanzhou 730070,China) Abstract:In the paper,a two-degrees of freedom ideal dynamic model of a misaligned rotor with active magnetic bearings was studied and the magnetic forces on the influence of the rotor,the basic current and the displacements of the rotor were also analyzed.Mean・ while,the dynamic parameters were modeled with linear direct cross axes stiffness,damping coeficientsf and the air gap between the stator and the shaft.Finally,the system of misaligned rotor parameters can be simulated with MATLAB to test the effects of misaligned rotor with active magnetic bearings. Key words:magnetic;electromagnetic forces;misalignment defect;dynamic coeficifents (上接第82页) Simplified Tsukamoto Method of Solving Max—rain Fuzzy Relation Equation WU Xiaomi.SONG Zhengming (Southwest Jiaotong University,Chengdu 610031,China) Abstract:Based on the Tsukamoto method of solving the fuzzy relation equations,firstly,the conjunctive operation ofr the each element of column of Y matirx is calculated,and the smaller scope of the solution set is obtained.Then,the Conjunctive operation for the each element of column of W matrix as well,m n dimension is transformed into n 1 dimension in W matrix to reduce the useless calculation and avoid appearing empty set,or duplicate solution.Thus,the solution of max—min fuzzy relation equation is simpliifed. Key words:fuzzy relation equation;max—min fuzzy relation equation;Tsukamoto method 

因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容

Copyright © 2019- fenyunshixun.cn 版权所有 湘ICP备2023022495号-9

违法及侵权请联系:TEL:199 18 7713 E-MAIL:2724546146@qq.com

本站由北京市万商天勤律师事务所王兴未律师提供法律服务