模糊综合评价方法.pdf
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1、毕业论文(设计)用纸 目 录 摘 要.Abstract.第 1 章 绪论.1 第 2 章 模糊数学的基本概念及模糊综合评价方法.2 2.1 模糊数学的基本概念.2 2.1.1 模糊集与隶属函数.2 2.1.2 模糊聚类分析.4 2.2 模糊综合评价 .5 2.2.1 理论介绍.5 2.2.2 案例分析.7 第 3 章 模糊综合评价在实际问题中的应用.8 3.1 三好学生模糊综合评选.8 3.2 合理的分配住房.13 3.3 模糊综合评价在人事考核中的应用.23 结论.30 致谢.31 参考文献.32 附录 1.34 附录 2.38 毕业论文(设计)用纸 第 I 页 摘 要 模糊综合评价法是数学
2、模型案例研究中的重要方法之一,它在我们日常学习和生活的各个方面有着广泛的应用。在介绍模糊数学基本概念的基础上,研究了模糊综合评价理论及相关的实例;针对实际问题建立的三个数学模型案例,采用了模糊综合评价方法对模型进行分析求解,所探讨的案例涉及到生产、生活以及学习等方面,具有一定的代表性,同时能够较深刻的反映模糊综合评价方法的具体应用情况;以结论的形式说明了采用该方法能较好地解决模糊的、难以量化的问题,且适合各种非确定性问题的解决。关键词:模糊综合评价;数学模型;非确定性;应用 毕业论文(设计)用纸 第 II 页 Abstract Fuzzy comprehensive evaluation me
3、thod is one of the important ways in studying mathematical model,it has a wide range of applications in all aspects of our daily learning and life.On the basis of the introduces for the basic concept of fuzzy mathematics,fuzzy comprehensive evaluation theory and related examples are researched;in vi
4、ew of the three mathematical model cases based on actual problems,we use the fuzzy comprehensive evaluation method to model analysis and solution,these cases refer to production,life and learning,etc,not only has a certain representative,but has a deep reflect on the the specific application of fuzz
5、y comprehensive evaluation method;in the form of the conclusion we specify that the method can well solve the problems vague and hard to measure,and suitable for all kinds of uncertainty to the solution of the problem.Key words:fuzzy comprehensive evaluation;mathematical model;uncertainty;applicatio
6、n 毕业论文(设计)用纸 第 页 1 第 1 章 绪 论 在生产实践、科学实践以及日常生活中,人们经常会遇到模糊概念(或现象),各学科领域对于这些模糊概念有关的实际问题往往都需要给出定量的分析。从众多的单一模糊评价中获得对某个或某类对象的整体评价,称为模糊综合评价,例如对学生素质的高低、教学质量好坏等,需给出一个公正客观的评价,这就需要利用模糊综合评价方法来解决。由于在综合评价的实践中,待评价对象或多或少都具有一定的模糊性,因此,模糊综合评价方法成为目前多指标综合评价实践中应用最广泛的方法之一。模糊综合评价是一种基于主观信息的综合评价方法。实践证明,综合评价结果的可靠性和准确性依赖于合理选取因
7、素、因素的权重分配和综合评价的合成算子等。所以,无论如何,都必须根据具体综合评价问题的目的、要求及其特点,从中选取合适的评价模型和算法,使所做的评价更加客观、科学和有针对性。模糊综合评价应用的关键在于模糊综合评判矩阵的建立,它是由单因素评判向量所构成的。同时要注意评判指标的属性,合理选择隶属函数。进行综合评价时,要根据问题的实际情况,选择恰当的模型来进行计算。论文在扼要概括了模糊数学的基本概念的同时,通过三个模糊综合评价方法的数学模型案例,来研究模糊综合评价方法在生活领域的应用及其起到的作用。模糊综合评价方法在实际应用中几乎涉及到国民经济的各个领域及部门,农业1、林业2、气象3、环境4、地质勘
8、探5、医学6、经济管理7等方面都有模糊数学的广泛而又成功的应用。毕业论文(设计)用纸 第 页 2 第 2 章 模糊数学的基本概念及模糊综合评价方法 2.1 模糊数学的基本概念 2.1.1 模糊集与隶属函数 1.模糊集与隶属函数 一般来说,我们对通常集合的概念并不陌生,如果将所讨论的对象限制在一定的范围内,并记所讨论的对象全体构成的集合为U,则称之为论域(或称为全域、全集、空间、话题)。如果U是论域,则U的所有自己组成的集合为U的幂集,记作)(UF,在此,总是假设问题的论域是非空的。为了与模糊集相区别,在这里称通常的集合为普通集。对于论域 U 的每一个元素Ux和某一个子集UA,有Ax,或Ax,二
9、者有且仅有一个成立。于是,对于子集A定义映射 :0,1AU,即 1,()0,AxAxxA 则称之为集合A的特征函数,集合A可以由特征函数唯一确定。所谓论域 U 上的模糊集A是指:对任意Ux总以某个程度)1,0(AA属于A,而不能用Ax或Ax描述。若将普通集的特征函数的概念推广到模糊上,即得到模糊集的隶属函数。定义 2.1 设 U 是一个论域,如果给定了一个映射 0,1AU:0,1(x)Ax 则就确定了一个模糊集A,其映射A称为模糊集A的隶属函数,A称为x对模糊集A的隶属度。毕业论文(设计)用纸 第 页 3 2.模糊集的表示方法 当论域12,nUx xx为有限集时,若A是U上的任一个模糊集,其隶
10、属度为),2,1)(nixiA,通常有如下三种表示方法:1)Zadeh 表示法 nnAAAniiiAxxxxxxxxA)()()()(22111 这里“iiAxx)(”不是分数,“+”也不表示求和,只是符号,它表示点ix对模糊集A得分隶属度是)(iAx。在论域U中,0)(iAx的元素集合为A的台,又称为模糊集合A的支集。2)序偶表示法。将论域中的元素ix与其隶属度)(iAx构成序偶来表示A。1122(,(),(,(),(,()AAnAnAxxxxxx 此种表示方法隶属度为 0 的项可不写入。3)向量表示法)(,),(),(21nAAAxxxA 在向量表示法中,隶属度为 0 的项不能省略。3.模
11、糊集的运算 模糊集与普通集有相同的运算和相应的运算规律。定义 2.2 设模糊集,()A BF U,其隶属函数为(),()ABxx8。1)若对任意Ux,有)()(xxAB,则称A包含B,记AB;2)若AB,且BA,则称A与B相等,记为BA。定义 2.3 设模糊集,()A BF U,其隶属函数为)(),(xxBA,则 称BA和AB为A与B的并集和交集;称CA为A的补集或余集。它们的隶属函数分别毕业论文(设计)用纸 第 页 4 为)(),(max()()()(BBxxxxxAABA)(),(min()()()(BBxxxxxAABA)(-1)(AxxCA 其中,“”,“”分别表示取大运算和取小运算,
12、称其为 Zadeh 算子。并且,并和交运算可以直接推广到任意有限的情况,同时也满足普通集的交换律、结合律、分配率等运算。2.1.2 模糊聚类分析 1.相关定义定理介绍 定义 2.4 设ij()(0r1)ijm nRr,则称R为模糊矩阵。当ijr只取 0 或 1 时,称R为布尔矩阵。定义 2.5 设()ijm nRr为模糊矩阵,0,1,称()m n()ijRr为R的-截矩阵。其中,()1,0,.ijijijrarr,定义 2.6 设()ijm nRr是n阶模糊方阵,I是n阶单位方阵,若R满足(1)自反性:(1)ijIRr(2)对称性:()TijjiRRrr(3)传递性:2max()1ikkiij
13、RRrrknr 则称R为模糊等价矩阵。定义 2.7 设()ijm nRr是n阶模糊方阵,I是n阶单位方阵,若R满足(1)自反性:(1)ijIRr(2)对称性:()TijjiRRrr 则称R为模糊相似矩阵。毕业论文(设计)用纸 第 页 5 定义 2.8 设s n,()ij m sijAaBb(),称m n()ijcA B为A与B的合成,其中,()max1ijikkjcabks 定理 2.1 设R是n阶模糊等价矩阵,则01,R所决定的分类中的每一个类是R所决定的分类中的某个子集。定理 2.2 设R是n阶模糊相似矩阵,则存在最小的一个自然数)(nkk,使得kR为模糊等价矩阵。且对一切大于k的自然数l
14、,恒有kklRRR.称为R的传递闭包矩阵.2.2 模糊综合评价 2.2.1 理论介绍 模糊综合评价通常包括以下三个反面:设与被评价事物相关因素有n个,记为nuuuU,21,称 之 为 因 素 集。又 设 所 有 可 能 出 现 的 评 语 有m个,记 为mvvvV,21,称之为评判集。由于各种因素所处地位不同,作用也不一样,通常考虑用权重来衡量,记为naaaA,21。1.评判步骤 进行模糊综合评价通常按以下步骤进行:(1)确定因素集nuuuU,21(2)确定评判集mvvvV,21(3)进行单因素评判得imiiivvvr,21(4)构造综合评判矩阵:nmnnmmrrrrrrrrrR2122221
15、11211 毕业论文(设计)用纸 第 页 6(5)综合评判:对于权重naaaA,21,计算RAB,并根据最大隶属度原则作出评判。2.算子的定义 在进行综合评判时,根据算子的不同定义,可以得到不同的模型。1)模型:),(M主因素决定性 运算法则为max,1,2,(1,2,)jiijbarinjm。该模型评判结果只取决于在总评判中起主要作用的那个因素,其余因素均不影响评判结果。比较适用于单项评判最优就能认为综合评判最优的情形。2)模型:(,)M 主因素突出型 运算法则为max,1,2,(1,2,)jiijba rinjm。该模型与模型比较相近。但比模型精细些,不仅突出了主要因素,也兼顾了其他因素,
16、比较适用于模型失效,即不可区别而需要加细时的情形。3)模型:(,)M 加权平均型 运算法则为1(1,2,)njiijiba r jm。该模型依权重大小对所有因素均衡兼顾,比较适用于要求总和最大的情形。4)模型:),(M取小上界和型 运算法则为),2,1(,1min1mjrabniijij。使用该模型时,需要注意的是:各个ia不能取得偏大,否则可能出现jb均等于 1 的情形;各个ia因为不能取得太小,否则可能出现jb均等于各个ia之和的情形,这将使单因素评判得有关信息丢失。5)模型:),(M均衡平均型 运算法则为mjrrabniijij,2,110,其中nkkjrr10。该模型适用于综合评判矩毕
17、业论文(设计)用纸 第 页 7 阵R中的元素偏大或偏小时的情形。2.2.2 案例分析 例 21 考虑一个服装评判的问题,为此建立因素集4321,uuuuU,其中1u表示花色,2u表示式样,3u表示耐穿程度,4u表示价格。建立评判集4321,vvvvV,其中1v表示很受欢迎,2v表示较受欢迎,3v表示不太受欢迎,4v表示不欢迎9。进行单因素评判的结果如下:1.0,2.0,5.0,2.011ru,0,1.0,2.0,7.022ru 1.0,5.0,4.0,033ru,0,5.0,3.0,2.044ru 设有两类顾客,他们根据自己的喜好对各因素所分配的权重分别为 10.1,0.2,0.3,0.4A
18、20.4,0.35,0.15,0.1A 试分析这两类顾客对此服装的喜欢程度。分析 有单因素评判构造综合评判矩阵:0.20.50.20.10.70.20.1000.40.50.10.20.30.50R 用模型,M计算综合评判为 110.2,0.3,0.4,0.1BAR,220.35,0.4,0.2,0.1BAR 根据最大隶属度原则知,第一类顾客对此服装不太欢迎,第二类顾客对此服装则比较欢迎。毕业论文(设计)用纸 第 页 8 第 3 章 模糊综合评价在实际问题中的应用 3.1 三好学生模糊综合评选 三好学生评选工作是一件复杂的事情,如何建立科学的评选指标体系,如何使评选工作公平、公正、合理和透明是
19、高等院校学生工作一直探索的问题。目前在许多高校中,对于三好学生的评选,或者仅仅根据学生的学习成绩来确定,或者先确定平均学分成绩的最低限制线,在对线上的同学有班上同学投票决定。运用模糊数学建立三好学生的综合评选模型,为高等院校评选三好学生提供了一种合理可行的方法。模型假设 三好学生评选涉及对学生的“德、智、体”三个方面进行综合评价,三好学生评选指标体系主要是由思想道德水平、知识能力水平、文体能力水平等组成(见表 3-1)。表 3-1 三好学生评选指标体系 三 好学一级指标 二级指标 三级指标 思 想 道 德 水 平 社会责任感 学习目的,进取精神,对待校内不良现象 政治理论水平 思想政治态度,理
20、论课的学习 集体观念 参加集体活动,集体荣誉感,集体协作 文明行为 尊敬师长,团结友爱,诚实谦虚 遵纪守法 遵守校纪校规,遵守公共秩序和交通规则 勤俭节约 热爱劳动,爱护公物,生活节俭,自我管理 毕业论文(设计)用纸 第 页 9 生评选指标体系 知 识 能 力 水 平 学习态度 刻苦勤奋,上课出勤率,作业完成情况 基础知识 学习成绩(换算成平均学分成绩)基本能力 自学能力,计算机能力,外语能力 创造能力 科研能力,创新精神,学术竞赛获奖 文 体 能 力 水 平 文体成绩 体育课成绩,文体特长 身体素质 大学生体育达标情况,该学年病假次数 课外活动 参加文体、体育活动及获奖情况,课外锻炼 考虑到
21、评选指标的科学性,客观性、可操作性,下面采用专家调查法来确定各指标的权重。具体方法如下:1.设计每一级各指标权重的调查表(见表 3-2)。2.请有经验的专家填写调查表,5 个评语等级为很重要、重要、一般、不重要、最不重要,对应的分值分别为 9,7,5,3,1 记为 12345(W,W,W,W,W)=(9,7,5,3,1)3.统计出对该级(不妨设该级指标层共有 p 个指标)第 j 个指标评价为 i 个等级的专家人数ijK。4.计算出该级指标层各指标的权重向量),(21pffff,其中 551111/,1,2,pjijiijjjifkwkwjp 毕业论文(设计)用纸 第 页 10 表 3-2 三号
22、学生综合评选一级指标权重调查表 一 级 指 标 评价等级 很重要 重要 一般 不重要 不很重要 思想道德水平 知识能力水平 文体能力水平 模型建立 第一级指标集为123(,)PXXXXX,相应的权重向量为 1231(,),1pkkAa a aaa 第二级指标集为,11234(,)kkkkkpXXXXXX,相应的权重向量为 1231(,),1kkkkkqkiiAaaaaa 第三级指标集为,1234(,)kikikikikikisXXXXXX,相应的权重向量为 1231(,.,),1kikikikikiskijjAaaaaa 评语集是以对评价对象可能做出的各种评价结果为元素所组成的集合,用V表示:
23、12(,)nVV VV,其中(1,2,)jVjn表示对指标因素的第j种评价结果。现取5n,评语集为 12345(,)VV V V V V=(优秀,良好,较好,一般,差)单因素评判是对评价对象的各个评判因素(即评价指标)单独地进行评判,得出评价对象在单因素中各个评判等级的隶属度。毕业论文(设计)用纸 第 页 11 具体做法是:1.由班主任(或辅导员)组织学生对评价对象进行评价,即由每个评判者对象认定一个最合适的评语。参与评价的学生至少应包括各班班长、各班团支书、年纪学生党员和本班全体同学,同时也应有一定比例的年纪其他班同学,使之具有一定的代表性和广泛性。2.统计评价结果中的每一个评价指标上的各个
24、评语所占的人数比例,得到该评价指标的模糊集。3.由同一层评价指标的模糊集,得到评价指标的隶属矩阵。一般地,从kiX到评语集V的模糊评价矩阵为 111212122212nnkisssnrrrrrrRrrr 其中,(1,2,;1,2,)mjrms jn表示指标kimX对于第j级评语jV的隶属度。mjr的求法为:若对指标kimX有miV个人判其为1V评语,2mV个人判其为2V评语,mnV个人判其为nV评语,则1/(1,2,)mjmjmjjrVVms。模糊矩阵的运算法则为BAR,其中A为权重向量,R为模糊矩阵,B为隶属向量,算子“”为广义模糊合成算子,根据不同的实际情况和评判者强调的重点有不同的取法。
25、常见的有以下四种类型:1I:主因素决定性(“”=(,)2I:主因素突出性(“”=(,)3I:不均衡平均型 (“”=(,)毕业论文(设计)用纸 第 页 12 4I:加权平均型 (“”=(+,)其中,“”为 max,“”为 min,“”为有界和,“+”为实数普通加法,“”为实数普通乘法。考虑到三好学生的评选应充分体现所有参与评价者的意见,用加权平均型算法,即取“”=(+,),则RA等同于普通矩阵的运算法则。先对第三级指标kiX的评价矩阵kiR坐模糊矩阵运算,得到指标kiX对评语集V的隶属向量(1,2,)kiBiq,11121(,)kikikikkk nBARbbb,记 11112122122212
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