Нейронечіткі моделі для оцінювання рівня біокомфорту у малоповерхових будинках

Abstract

Дисертація присвячена розробленню нейронечітких та нейроматематичних моделей оцінювання рівня біокомфорту в малоповерхових будинках в умовах різнотипних даних. Виділено основні чинники житлового середовища, що впливають на відчуття комфорту і здоров'я людини та оцінюються в межах показника рівня біокомфорту. Вдосконалено метод підготовки даних для розроблення моделей, що передбачає формування синтетичної вибірки даних на основі доповнення експериментальних даних результатами нейронечіткого моделювання і дозволяє оцінювати ряд параметрів згідно висновків експертів. Вдосконалено метод обчислення температури внутрішньої поверхні стіни за рахунок поєднання існуючої функціональної залежності та розробленої нейронечіткої моделі, що враховує додатковий вплив несприятливих кліматичних чинників у різні періоди року. На основі нейронечіткого та нейроматематичного моделювання розроблено компактні математичні моделі для обчислення інтегральних показників комфорту в житловому середовищі, що дозволило підвищити точність оцінювання якісних параметрів біокомфорту. Диссертация посвящена разработке нейронечетких и нейроматематических моделей оценивания уровня биокомфорта в малоэтажных домах. Выделены основные факторы жилищной среды, которые влияют на ощущение комфорта и здоровья человека, к которым принадлежат: показатели теплового микроклимата, показатель естественного освещения помещений, показатель негативного влияния конструкции дома на человека. Характер и интенсивность влияния этих параметров зависит от степени чувствительности организма человека к колебаниям значений факторов окружающей среды и его режима проживания. Усовершенствован метод вычисления температуры внутренней поверхности стены за счет сочетания существующей функциональной зависимости и разработанной нейронечеткой модели, которая учитывает дополнительное влияние неблагоприятных климатических факторов в разные периоды года. Разработка эффективных моделей оценивания уровня биокомфорта предусматривает использование данных, полученных на основе результатов математического та имитационного моделирования, экспериментальных данных и заключений квалифицированных экспертов. Описано методику построения компактной информационной модели на основе синтетической выборки данных, которая предусматривает создание нейронечеткого Т-контролера для предвидения отзыва системы и разработку математической зависимости с помощью нейросетевого генератора формул. Описан алгоритм разработки нечеткой модели для Т-контролера, особенностью которого является нейросетевой метод дефаззификации, который осуществляется с помощью каскада двух нейросетей модели геометрических преобразований. Это обеспечивает нулевую методическую погрешность превращения во время дефаззификации для известных точных значений на входе. Базы правил логического вывода для нейронечетких контролеров создаются на основе заключений экспертов и оценок жителями степени своего комфорта. Синтетические наборы входных данных для тестирования настроенного нечеткого контролера сформированы на основе обследования малоэтажных жилых домов и проведения опроса жителей, с целью определения степени их удовлетворения условиями проживания и комфорта пребывания длительное время в жилищной среде. На выходе контролеров ми получили векторы числовых зависимостей, на основе которых разрабатывались математические модели. В связи со значительной коррелированностью входных данных коэффициенты разработанных математических зависимостей находятся на основе обучения нейроподобных структур модели геометрических преобразований. Для обеспечения компактности разработанных моделей обучения нейросетей проводится на основе дробово-рациональных функций активации, которые учитывают нелинейность зависимостей и имеют добрые кстраполяционные свойства. Разработанные нейронечеткие модели оценивания параметров биокомфорта позволяют вычислить показатели интегрального влияния факторов жилищной среды на организм человека на основе качественных характеристик условий проживания. При помощи разработанного программного комплекса выполнена апробация методики оценивания показателя уровня биокомфорта на основе разработанных нейронечетких моделей для задач анализа качества жилищной среды в процессе ее эксплуатации и на этапе проектирования малоэтажного жилого дома.