Python言語によるファジィ(Fuzzy)推論コード

2022年9月8日2023年4月20日

こっちはPythonで書いたファジィ(Fuzzy)推論コードです。

# -*- coding: utf-8 -*-
# 上記の一行がないと、コメント分の和文も全部エラーになる 

# シンプルファジィ推論プログラム ver0.0 2015年12月15日
# シンプルファジィ推論プログラム ver0.1 2023年04月20日 print文の仕様変更対応

# メンバーシップ関数は、前件部、後件部ともに3つに固定した単純なもの
# 推論方式は、単純なmin-max重心法のみ



class condition_MF:
    
    center = 0
    width =  100
    PV ="LESS"

    def __init__(self, center, width, PV):
        self.center = center
        self.width = width
        self.PV = PV

    # x,yは、メンバーシップ関数上の座標を示す
    def func(self, x):
        if (self.PV == "LESS"):
            if (x <= self.center - self.width):
                y = 1.0
            elif (x <= self.center):
                y = - 1.0 / self.width * (x - self.center)
            else:
                y = 0.0        
        elif (self.PV == "ZERO"):
            if (x <= self.center - self.width):
                y = 0.0
            elif (x <= self.center):
                y = 1.0 / self.width * (x - self.center) + 1.0
            elif (x <= self.center + self.width):
                y = -1.0 / self.width * (x - self.center) + 1.0
            else:
                y = 0.0       
        elif (self.PV == "MORE"):
            if (x <= self.center):
                y = 0.0
            elif (x <= self.center + self.width):
                y = 1.0 / self.width * (x - self.center)
            else:
                y = 1.0
        
        return y

class action_MF:
    center = 0 # 値はダミー
    width =  100 # 値はダミー
    PV ="ZERO" # 値はダミー
    y = 0.0 # 最大値で更新されていく
    x = 0.0 # 値はダミー

    def __init__(self, center, width, PV):
        self.center = center
        self.width = width
        self.PV = PV

        if (self.PV == "LESS"):
            self.x = self.center - self.width
        elif (self.PV == "ZERO"):
            self.x = self.center
        elif (self.PV == "MORE"):
            self.x = self.center + self.width
        else:
            print ("error")

    # yを最大値で更新していく
    def func_Max(self,b):
        self.y = max(b, self.y)

    # X座標を返す
    def func_X(self):
        return self.x

    # (最大値で更新された、最後の)Y座標を返す
    def func_Y(self):
        return self.y

temp_High = condition_MF(20.0, 10.0, "MORE") # 温度が高い
temp_Middle = condition_MF(20.0, 10.0, "ZERO") #温度が普通
temp_Low = condition_MF(20.0, 10.0, "LESS")# 温度が低い

humi_High = condition_MF(50.0, 20.0, "MORE") # 湿度が高い
humi_Middle = condition_MF(50.0, 20.0, "ZERO") #湿度が普通
humi_Low = condition_MF(50.0, 20.0, "LESS")# 湿度が低い

switch_High = action_MF(0.0, 1.0, "MORE") # エアコンの温度設定を上げる("+1"にする)
switch_Middle = action_MF(0.0, 1.0, "ZERO")# エアコンの温度設定に何もしない("0"にする)
switch_Low = action_MF(0.0, 1.0, "LESS") # エアコンの温度設定を下げる("-1"にする)


# 入力値(温度27度、湿度57%)
t = 35.0
h = 80.0

# (1)「もし、温度が高くて、湿度が高ければ、エアコンの温度設定を下げる」
a1 = min(temp_High.func(t),humi_High.func(h))
print (a1)
switch_Low.func_Max(a1) 

print ("Low") 
print (switch_Low.func_Y()) 

# (2)「もし、温度が普通で、湿度が高ければ、何もしない」
a2 = min(temp_Middle.func(t),humi_High.func(h))
switch_Middle.func_Max(a2) 

print ("Middle") 
print (switch_Middle.func_Y()) 

# (3)「もし、温度が高くて、湿度が普通なら、エアコンの温度設定を下げる」

a3 = min(temp_High.func(t),humi_Middle.func(h))
switch_Low.func_Max(a3) 
print ("Low") 
print (switch_Low.func_Y()) 

# (4)「もし、温度が低くて、湿度が低ければ、エアコンの温度設定を上げる」
a4 = min(temp_Middle.func(t),humi_Low.func(h))
switch_High.func_Max(a4) 
print ("High") 
print (switch_High.func_Y()) 

# (5)(追加)もし温度が普通で、湿度が普通なら、何もしない
a5 = min(temp_Middle.func(t),humi_Middle.func(h))
switch_Middle.func_Max(a5) 
print ("Middle") 
print (switch_Middle.func_Y()) 

# 重心値を求める
# (ルールが推論空間を網羅していないと、ゼロ割が発生することがあるので注意)

reasoning =  (switch_High.func_X() * switch_High.func_Y()  + switch_Middle.func_X() * 
switch_Middle.func_Y()  + switch_Low.func_X() * switch_Low.func_Y()) / (switch_High.func_Y()  + switch_Middle.func_Y()  + switch_Low.func_Y())

print ("\n reasoning")
print (reasoning)

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