模糊决策方法课件.ppt
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1、2022-8-17第7章模糊决策方法第第7章模糊决策方法章模糊决策方法第7章模糊决策方法第7章模糊决策方法学习目的学习目的了解模糊集、隶属函数、模糊矩阵的概念;了解模糊集、隶属函数、模糊矩阵的概念;掌握模糊意见集中决策、模糊优先关系排序决策掌握模糊意见集中决策、模糊优先关系排序决策、模糊相似优先比决策、模糊相对比决策、模糊、模糊相似优先比决策、模糊相对比决策、模糊综合评判决策及层次分析法等决策方法。综合评判决策及层次分析法等决策方法。第7章模糊决策方法本讲内容本讲内容7.1模糊理论的基本概念模糊理论的基本概念 7.1.1 模糊集与隶属函数模糊集与隶属函数 7.1.2 截集与分解定理截集与分解定
2、理 7.1.3 隶属函数的确定方法隶属函数的确定方法 7.1.4 模糊矩阵模糊矩阵第7章模糊决策方法7 模糊决策方法模糊决策方法 模糊数学把数学的应用范围从模糊数学把数学的应用范围从精确现象领域扩大到模精确现象领域扩大到模糊现象领域糊现象领域,四十多年来,模糊数学理论发展迅速,应用,四十多年来,模糊数学理论发展迅速,应用广泛。模糊数学在实际上的应用几乎涉及到国民经济的各广泛。模糊数学在实际上的应用几乎涉及到国民经济的各个领域,尤其在个领域,尤其在科学技术、经济管理、社会科学科学技术、经济管理、社会科学方面得到方面得到了广泛而又成功的应用。了广泛而又成功的应用。决策问题在很多情况下具有模糊性,因
3、此应用模糊数决策问题在很多情况下具有模糊性,因此应用模糊数学方法进行决策研究有其必然性。学方法进行决策研究有其必然性。第7章模糊决策方法7.1 模糊理论的基本概念模糊理论的基本概念 模糊数学由美国控制论专家模糊数学由美国控制论专家L.A.扎德(扎德(L.A.Zadeh,1921-)教授所创立。他于)教授所创立。他于1965年发表了年发表了题为题为模糊集合论模糊集合论(Fuzzy Sets)的论文,从)的论文,从而宣告模糊数学的诞生。而宣告模糊数学的诞生。L.A.扎德教授多年来致力于扎德教授多年来致力于“计算机计算机”与与“大大系统系统”的矛盾研究,集中思考了计算机为什么不能像的矛盾研究,集中思
4、考了计算机为什么不能像人脑那样进行灵活的思维与判断问题。人脑那样进行灵活的思维与判断问题。“常规数学方法的应用对于本质上是模糊系统的常规数学方法的应用对于本质上是模糊系统的分析来说是不协调的,它将引起理论和实际之间的很分析来说是不协调的,它将引起理论和实际之间的很大差距。大差距。”因此,必须寻找到一套研究和处理模糊性因此,必须寻找到一套研究和处理模糊性的数学方法。这就是模糊数学产生的历史必然性。的数学方法。这就是模糊数学产生的历史必然性。第7章模糊决策方法7.1 模糊理论的基本概念模糊理论的基本概念7.1.1 模糊集与隶属函数模糊集与隶属函数 定义定义7.1.1 设设 是论域,称映射是论域,称
5、映射 确定了确定了 上的模糊子集上的模糊子集 。映射。映射 称为称为 的隶属函数,的隶属函数,称称 为为 对对 的隶属程度。的隶属程度。隶属度与隶属函数的思想是模糊数学的基本思想。隶属度与隶属函数的思想是模糊数学的基本思想。第7章模糊决策方法7.1 模糊理论的基本概念模糊理论的基本概念7.1.1 模糊集与隶属函数模糊集与隶属函数 模糊集的表示方法(以有限论域为例)模糊集的表示方法(以有限论域为例)(1)扎德表示法:)扎德表示法:(2)序偶表示法:)序偶表示法:(3)向量表示法:)向量表示法:第7章模糊决策方法7.1 模糊理论的基本概念模糊理论的基本概念7.1.1 模糊集与隶属函数模糊集与隶属函
6、数 模糊集合的运算模糊集合的运算 定义定义7.1.2 设设 ,定义,定义 包含包含 相等相等 第7章模糊决策方法7.1 模糊理论的基本概念模糊理论的基本概念7.1.1 模糊集与隶属函数模糊集与隶属函数 模糊集合的运算模糊集合的运算 定义定义7.1.3 设设 ,定义,定义 并并 的隶属函数为的隶属函数为 交交 的隶属函数为的隶属函数为 余余 的隶属函数为的隶属函数为 上述运算中的扎德算子上述运算中的扎德算子 是对隶属度进行取大和取是对隶属度进行取大和取小运算。小运算。第7章模糊决策方法7.1 模糊理论的基本概念模糊理论的基本概念7.1.2 截集与分解定理截集与分解定理 分解定理是联系经典集合与模
7、糊集合的桥梁,而模糊集分解定理是联系经典集合与模糊集合的桥梁,而模糊集的截集正是建造这座桥梁的一个理想工具。的截集正是建造这座桥梁的一个理想工具。定义定义7.1.4 设设 ,记,记 称称 为为 的的 截集,其中截集,其中 称为阈值或置信水平。称为阈值或置信水平。定义定义7.1.5 设设 规定规定 ,其隶属函数为,其隶属函数为并称为并称为 数数 与模糊集与模糊集 的乘积。的乘积。第7章模糊决策方法7.1 模糊理论的基本概念模糊理论的基本概念7.1.2 截集与分解定理截集与分解定理 定理定理7-1-1(分解定理)(分解定理)设设 ,则,则 分解定理表明,模糊集可由经典集合表示,这反映了模分解定理表
8、明,模糊集可由经典集合表示,这反映了模糊集和经典集合的密切关系,建立了模糊集与经典集合的糊集和经典集合的密切关系,建立了模糊集与经典集合的转化关系。转化关系。第7章模糊决策方法7.1 模糊理论的基本概念模糊理论的基本概念7.1.3 隶属函数确定方法隶属函数确定方法 (1)模糊统计方法)模糊统计方法 模糊统计方法中,进行模糊统计试验,确定某个元素的模糊统计方法中,进行模糊统计试验,确定某个元素的隶属度。模糊统计与概率统计的区别是:若把概率统计比隶属度。模糊统计与概率统计的区别是:若把概率统计比喻为喻为“变动的点变动的点”是否落在是否落在“不动的圈内不动的圈内”,则可把模糊,则可把模糊统计比喻为统
9、计比喻为“变动的圈变动的圈”是否盖住是否盖住“不动的点不动的点”(2)指派方法)指派方法 指派隶属函数的方法普遍被认为是一种主观方法,它把指派隶属函数的方法普遍被认为是一种主观方法,它把人们的实践经验考虑进去。若模糊集定义在实数集上,则人们的实践经验考虑进去。若模糊集定义在实数集上,则模糊集的隶属函数便被称为模糊分布。指派方法,就是根模糊集的隶属函数便被称为模糊分布。指派方法,就是根据问题的性质套用现成的某些形式的模糊分布,然后根据据问题的性质套用现成的某些形式的模糊分布,然后根据测量数据确定分布中所含的参数。测量数据确定分布中所含的参数。第7章模糊决策方法7.1 模糊理论的基本概念模糊理论的
10、基本概念7.1.3 隶属函数确定方法隶属函数确定方法 (3)借用已有的)借用已有的“客观客观”尺度尺度 在经济管理、社会科学中,可以直接借用已有的尺度(在经济管理、社会科学中,可以直接借用已有的尺度(经济指标)作为模糊集的隶属度。经济指标)作为模糊集的隶属度。(4)二元对比排序法)二元对比排序法 对于有些模糊集,很难直接给出隶属度,但通过两两比对于有些模糊集,很难直接给出隶属度,但通过两两比较,容易确定两个元素相应隶属度的大小。先排序,再用较,容易确定两个元素相应隶属度的大小。先排序,再用数学方法加工得到隶属函数。数学方法加工得到隶属函数。隶属程度的思想是模糊数学的基本思想,应用模糊数学隶属程
11、度的思想是模糊数学的基本思想,应用模糊数学方法的关键在于建立符合实际的隶属函数。方法的关键在于建立符合实际的隶属函数。第7章模糊决策方法7.1 模糊理论的基本概念模糊理论的基本概念7.1.3 模糊矩阵模糊矩阵 有限论域上的模糊关系可以用模糊矩阵来表示。有限论域上的模糊关系可以用模糊矩阵来表示。定义定义7.1.6 如果对于任意如果对于任意 ,都都有有 ,则称矩阵,则称矩阵 为模糊矩阵。为模糊矩阵。定义定义7.1.7 设设 ,记,记 ,定义,定义 相等相等 包含包含 第7章模糊决策方法7.1 模糊理论的基本概念模糊理论的基本概念7.1.4 模糊矩阵模糊矩阵 定义定义7.1.8 设设 ,定义,定义
12、并并 交交 余余 定义定义7.1.9 设设 ,称模糊矩阵,称模糊矩阵为为 与与 的合成,其中的合成,其中第7章模糊决策方法7.1 模糊理论的基本概念模糊理论的基本概念7.1.4 模糊矩阵模糊矩阵 定义定义7.1.10 设两个论域设两个论域 ,称,称 的一个模糊子的一个模糊子集集 为为 到到 的模糊关系,记为的模糊关系,记为 。其隶属。其隶属函数为映射函数为映射 并称隶属度并称隶属度 为为 关于模糊关系关于模糊关系 的相关程度。的相关程度。由于模糊关系就是直积的一个模糊子集,因此模糊关系由于模糊关系就是直积的一个模糊子集,因此模糊关系同样具有模糊子集的运算及性质。特别地,对于有限论域同样具有模糊
13、子集的运算及性质。特别地,对于有限论域,模糊关系与模糊矩阵建立了,模糊关系与模糊矩阵建立了11的对应关系。以后把相的对应关系。以后把相互对应的模糊关系和模糊矩阵视为等同的。互对应的模糊关系和模糊矩阵视为等同的。第7章模糊决策方法7.1 模糊理论的基本概念模糊理论的基本概念7.1.4 模糊矩阵模糊矩阵 定义定义 7.1.11 称映射称映射 为从到的模糊映射。为从到的模糊映射。定义定义 7.1.12 称映射称映射为从为从 到到 的模糊变换。的模糊变换。第7章模糊决策方法7.1 模糊理论的基本概念模糊理论的基本概念7.1.4 模糊矩阵模糊矩阵 定义定义 7.1.13 设设 是是 到到 的模糊变换,且
14、的模糊变换,且 满足满足 ,则称,则称 是由模糊关系是由模糊关系 诱导诱导出的。出的。第7章模糊决策方法本讲内容本讲内容7.2模糊决策基本方法模糊决策基本方法 7.2.1 模糊意见集中决策模糊意见集中决策 7.2.2 模糊二元对比决策模糊二元对比决策 7.2.3 模糊综合评判决策模糊综合评判决策 7.2.4 层次分析法层次分析法第7章模糊决策方法7.2 模糊决策基本方法模糊决策基本方法 在实际问题中,可供选择的方案往往有多个,记为集在实际问题中,可供选择的方案往往有多个,记为集合合 。由于决策环境具有模糊性,方案集合中蕴藏的决策。由于决策环境具有模糊性,方案集合中蕴藏的决策目标是很难确切描述的
15、。因此,可供选择的方案集合目标是很难确切描述的。因此,可供选择的方案集合 也也是一个模糊集。模糊决策的目的是要把论域中的对象按优是一个模糊集。模糊决策的目的是要把论域中的对象按优劣进行排序,或者按照某种方法从论域中选择一个劣进行排序,或者按照某种方法从论域中选择一个“令人令人满意满意”的方案。的方案。以下介绍四个模糊决策的方法:模糊意见集中决策、以下介绍四个模糊决策的方法:模糊意见集中决策、模糊二元对比决策、模糊综合评判决策、层次分析法。模糊二元对比决策、模糊综合评判决策、层次分析法。第7章模糊决策方法7.2 模糊决策基本方法模糊决策基本方法7.2.1 模糊意见集中决策模糊意见集中决策 为了对
16、供选择的方案集合为了对供选择的方案集合 中的元素进行中的元素进行排序,可由排序,可由 个专家成立专家小组个专家成立专家小组 分别对分别对 中元中元素排序,则得到素排序,则得到 种意见:种意见:这些意见往往是模糊的,可以是专家的总体印象,还包这些意见往往是模糊的,可以是专家的总体印象,还包括心理因素等。将这括心理因素等。将这 种意见集中为一个比较合理的意见种意见集中为一个比较合理的意见,称之为,称之为“模糊意见集中决策模糊意见集中决策”。第7章模糊决策方法7.2 模糊决策基本方法模糊决策基本方法7.2.1 模糊意见集中决策模糊意见集中决策 模糊意见集中决策步骤:设论域模糊意见集中决策步骤:设论域
17、 ,专,专家组家组 人给出意见,记为人给出意见,记为 其中,其中,是第是第 种意见序列。种意见序列。令令 ,表示第,表示第 种意见序列种意见序列 中排在中排在 之之后的元素个数,称后的元素个数,称 为为 的波达(的波达(Borda)数。论域)数。论域 的所有元素可按波达数的所有元素可按波达数的大小排序,此排序就是集中意见之后的一个比较合理的的大小排序,此排序就是集中意见之后的一个比较合理的意见。意见。第7章模糊决策方法7.2 模糊决策基本方法模糊决策基本方法7.2.2 模糊二元对比决策模糊二元对比决策 实践告诉我们,人们认识事物往往是从两个事物的对比实践告诉我们,人们认识事物往往是从两个事物的
18、对比开始的。一般先对两个对象进行比较,然后再换两个对象开始的。一般先对两个对象进行比较,然后再换两个对象进行比较,如此反复多次。每作一次比较就得到一个认识进行比较,如此反复多次。每作一次比较就得到一个认识,而这种认识是模糊的。将这种模糊认识数量化,最后用,而这种认识是模糊的。将这种模糊认识数量化,最后用模糊数学方法给出总体排序,就是模糊二元对比决策。模糊数学方法给出总体排序,就是模糊二元对比决策。模糊二元对比决策有模糊优先关系排序决策、模糊相似模糊二元对比决策有模糊优先关系排序决策、模糊相似优先比决策、模糊相对比决策等形式,以下分别介绍。优先比决策、模糊相对比决策等形式,以下分别介绍。第7章模
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