JP2541442B2 - Approximate reasoning device - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、プロセス、メカトロニ
クスなどの制御において、入力変数の値が与えられると
き、入出力関係を記述する複数の推論規則を用いて、最
適な出力変数を推論する近似推論に利用する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is an approximation for inferring an optimum output variable by using a plurality of inference rules that describe input / output relationships when a value of an input variable is given in the control of a process, mechatronics or the like. Use for inference.
【0002】本発明は、入力変数から出力変数を近似的
に推定する近似推論を少ない工数で行うことができる近
似推論装置に関する。The present invention relates to an approximate inference apparatus capable of performing approximate inference for approximating an output variable from an input variable with a small number of man-hours.
【0003】[0003]
【従来の技術】近似推論は、入出力関係が数式のような
明確なモデルとして把握されていない場合、入力変数に
対応して出力変数を近似的に推定するのを目的とする。2. Description of the Related Art Approximate inference aims to approximately estimate an output variable corresponding to an input variable when the input / output relationship is not grasped as a clear model such as a mathematical formula.
【0004】従来の近似推論の方法は、図6に示すよう
に、ファジィ集合論を適用したファジィ推論(菅野道夫
「ファジィ制御」1988年 日刊工業新聞社)による
もので次のように行われている。As shown in FIG. 6, the conventional method of approximate inference is based on fuzzy inference applying fuzzy set theory (Michio Sugano "Fuzzy Control" 1988 Nikkan Kogyo Shimbun) as follows. There is.
【0005】入出力関係における入力変数と出力変数と
を定性的に表現し、入出力関係を入力変数と出力変数と
の関係の定性的表現とし複数の規則として記述する。例
えば、入力変数を2個、出力変数を1個とし、各々
x1 、x2 :yと記し、各々の量をファジィ表現A1i、
A2i、Bi 、(iは規則の番号)で示すものとし、規則
はn個とした場合次のようにする。An input variable and an output variable in an input / output relationship are qualitatively expressed, and an input / output relationship is a qualitative expression of the relationship between the input variable and the output variable, which is described as a plurality of rules. For example, assuming that there are two input variables and one output variable, they are respectively written as x 1 and x 2 : y, and the respective quantities are fuzzy expressions A 1i ,
A 2i , B i , (i is the rule number), and n rules are as follows.
【0006】[0006]
【数1】 これらの各規則に対応して、図6に示すように規則演算
部1011、1012、…、1019を設ける。[Equation 1] For each of these rules, rule calculation units 1011 1012, ..., 1019 are provided as shown in FIG.
【0007】定性表現のファジィ表現は任意でよいが通
常は次のように行われる。変数領域を正と負に分け、更
に各々の絶対値を小さい、中くらい、大きいなどにクラ
ス分けする。例えば、各クラスの略記号をPB(正で大
きい)、PM(正で中くらい)、PS(正で小さい)、
Z(零付近)、NS(負で小さい)、NM(負で中くら
い)、NB(負で大きい)とする。Although the fuzzy expression of the qualitative expression may be arbitrary, it is usually performed as follows. The variable area is divided into positive and negative, and the absolute value of each is divided into small, medium, and large classes. For example, the abbreviations for each class are PB (positive and large), PM (positive and medium), PS (positive and small),
Z (near zero), NS (negative and small), NM (negative and medium), and NB (negative and large).
【0008】以上のようにファジィ表現をクラス毎のメ
ンバシップ関数により示すことができる。各クラスのメ
ンバシップ関数は変数のファジィ表現を各クラスのファ
ジィ集合に対応させるとき、変数のファジィ集合への帰
属度である。これを図で示すと、例えば図7のようにな
る。ここで、入力変数を〔外1〕、〔外2〕とし図6に
示すようにファジィ推論演算部1011、1012、
…、1019に対して入力A1i、A2iをメンバシップ関
数で表現するための入力変数メンバシップ関数部112
0、1125があり、入力〔外1〕、〔外2〕に対応し
て、メンバシップ関数から帰属度〔外3〕、〔外4〕を
ファジィロジック演算部1140へ送出する。このファ
ジィロジック演算部1140では、i番目の規則が複数
の変数〔外1〕、〔外2〕に対し、どの程度有効かを定
める規則部適合値wi を次式により算出する。As described above, the fuzzy expression can be represented by the membership function for each class. The membership function of each class is the degree of membership of a variable when the fuzzy representation of the variable is associated with the fuzzy set of each class. This is shown in the figure, for example, as shown in FIG. 7. Here, the input variables are [outer 1] and [outer 2], and as shown in FIG. 6, fuzzy inference operation units 1011 and 1012,
... Input variable membership function unit 112 for expressing inputs A 1i and A 2i with respect to 1019 by a membership function
0, 1125, and the membership functions [outside 3] and [outside 4] are sent to the fuzzy logic operation unit 1140 from the membership function in response to the inputs [outside 1] and [outside 2]. In the fuzzy logic operation unit 1140, a rule part conforming value w i which determines how effective the i-th rule is for a plurality of variables [outer 1] and [outer 2] is calculated by the following equation.
【0009】[0009]
【数2】 ここで∧は最小を選択することを示す。[Equation 2] Here ∧ indicates that the minimum is selected.
【0010】[0010]
【外1】 [Outside 1]
【0011】[0011]
【外2】 [Outside 2]
【0012】[0012]
【外3】 [Outside 3]
【0013】[0013]
【外4】 ファジィ理論により、各規則における出力値はwi を用
いて次により定める。[Outside 4] According to the fuzzy theory, the output value in each rule is determined by using w i as follows.
【0014】[0014]
【数3】 これは、図8に示すように斜線部aのファジィ表現で示
すことができる。図6に示すように、システムとして
は、各規則演算部1011、1012、1019におい
て規則の出力変数の真理値をメンバシップ関数として記
憶する。出力メンバシップ関数部1160からメンバシ
ップ関数がまた、ファジィロジック演算部1140から
規則部適合値が各々出力推定部1170へ送られ式
(3)による演算を行う。複数の推論規則による出力推
定値を統合するため、ファジィ理論による次式を計算す
る(Equation 3) This can be shown by the fuzzy representation of the shaded portion a as shown in FIG. As shown in FIG. 6, the system stores the truth value of the output variable of the rule as a membership function in each of the rule calculation units 1011 1012 1019. A membership function is sent from the output membership function unit 1160, and a rule part conforming value is sent from the fuzzy logic operation unit 1140 to the output estimation unit 1170, and the operation according to the equation (3) is performed. Calculate the following formula based on fuzzy theory to integrate the output estimates from multiple inference rules
【0015】[0015]
【数4】 ここで∨は最大を選択することを示す。n=2の場合の
システムの動作を図8に示す。[Equation 4] Here, ∨ indicates that the maximum is selected. The operation of the system when n = 2 is shown in FIG.
【0016】ファジィ推論システムにおいては、図6に
示すように演算部1180を設け、各推論演算部101
1、1012、…1019から出力推定値をファジィ和
演算部1180へ送り式(3′)の演算を行わせる。In the fuzzy inference system, an arithmetic unit 1180 is provided as shown in FIG.
The output estimated values from 1, 1012, ..., 1019 are sent to the fuzzy sum computing unit 1180 to perform the computation of the equation (3 ′).
【0017】式(3′)の結果であるB0 (y)はファ
ジィ集合としてメンバシップ関数で表現されている。出
力値を1点y0 として推定する必要がある場合、一般に
次式を用いる重心法がよく知られている。B 0 (y), which is the result of equation (3 '), is represented by a membership function as a fuzzy set. When it is necessary to estimate the output value as one point y 0 , the centroid method using the following equation is generally well known.
【0018】[0018]
【数5】 この演算は非ファジィ化と呼ばれる。y0 は図8に示す
B0 のyに関する重心の座標を与える。(Equation 5) This operation is called defuzzification. y 0 gives the coordinates of the center of gravity with respect to y of B 0 shown in FIG.
【0019】ファジィ推論システムでは、図6に示すよ
うに重心演算部1190にファジィ和演算部1180の
結果を与え、式(4)による演算を行わせy0 を出力さ
せる。In the fuzzy inference system, as shown in FIG. 6, the result of the fuzzy sum calculation unit 1180 is given to the center of gravity calculation unit 1190, the calculation according to the equation (4) is performed, and y 0 is output.
【0020】プロセス、メカトロニクスなどの制御に近
似推論を用いる場合、一般に次のように実施される。制
御を行うには、被制御のシステムの状態を示す状態量に
対応して、最適の操作量を定めて時々刻々操作する。上
記の近似推論において、入力変数を状態量に、また出力
変数を操作量に対応することにより、入力変数と出力変
数との数学的関係が判明していない場合でも制御を行う
ことができる。When approximate inference is used for control of processes, mechatronics, etc., it is generally carried out as follows. In order to perform control, an optimum operation amount is determined corresponding to the state quantity indicating the state of the controlled system, and the operation is performed moment by moment. In the above approximate inference, the input variable is associated with the state variable and the output variable is associated with the manipulated variable, so that control can be performed even when the mathematical relationship between the input variable and the output variable is not known.
【0021】[0021]
【発明が解決しようとする課題】このような従来の方法
によれば、入力変数と出力変数との関係を用いて最適な
出力変数を同定する場合、満足な同定結果が得られない
とメンバシップ関数の設定し直しが必要になる。例えば
式(2)で示すようにwi が出力Bを規制するのでwi
を調整することが必要である。wi は式(3)で示すよ
うに、入力値〔外1〕、〔外2〕における規則の対応す
る入力変数のメンバシップ関数の最小値を求めるので規
則の入力変数と入力値の合致の度合を示す。According to such a conventional method, when the optimum output variable is identified by using the relationship between the input variable and the output variable, the membership must be obtained unless a satisfactory identification result is obtained. It is necessary to reset the function. For example w i since w i as shown in equation (2) to regulate the output B
Need to be adjusted. As shown in the equation (3), w i finds the minimum value of the membership function of the input variable corresponding to the rule in the input values [outer 1] and [outer 2]. Show the degree.
【0022】wi の調整には〔外3〕、〔外4〕のいず
れかまたは両方を変更することが必要となる。このメン
バシップ関数の変更は、変更を必要としない規則に対応
する出力Bをも変更することになり、目的とする調整が
困難である。To adjust w i , it is necessary to change either or both of [Outer 3] and [Outer 4]. This change of the membership function also changes the output B corresponding to the rule that does not need to be changed, and the target adjustment is difficult.
【0023】例えば図9に示す規則R1 の効果を大きく
するため、〔外5〕を大きくしようとして、A21のメン
バシップ関数bがPMであるのを破線で示すように変更
すると、〔外6〕もcのように同時に大きくなってしま
い、規則Rn の効果も大きくなってしまう。For example, in order to increase the effect of the rule R 1 shown in FIG. 9, if [outer 5] is increased and the membership function b of A 21 is changed to PM as shown by the broken line, [outer 5] 6] also increases at the same time as c, and the effect of rule R n also increases.
【0024】[0024]
【外5】 [Outside 5]
【0025】[0025]
【外6】 このように、従来の方法によれば、出力の1点推定には
式(4)のようにメンバシップ関数の重心を求めるた
め、はん雑な計算を必要とするので複雑な計算装置を用
いるか、あるいは常用の計算装置により長時間かけて計
算しなければならない問題がある。[Outside 6] As described above, according to the conventional method, since the center of gravity of the membership function is obtained as in the equation (4) for the one-point estimation of the output, a complicated calculation is required and a complicated calculation device is used. Or, there is a problem that the calculation must be done over a long period of time using a conventional calculation device.
【0026】本発明はこのような問題を解決するもの
で、はん雑な計算をなくし、常用の計算装置を用いても
短時間で演算を行うことができるシステムを提供するこ
とを目的とする。The present invention solves such a problem, and an object of the present invention is to provide a system which eliminates complicated calculation and can perform calculation in a short time even with a commonly used calculation device. .
【0027】本発明の第一は、複数推論規則にしたがっ
て出力変数推定値を出力する複数の推論演算部を備え、
この推論演算部でそれぞれ得られる出力変数推定値から
近似推論値を得る演算手段を備え、前記推論演算部に、
複数推論規則の真理値を別々に蓄積する規則真理値記憶
部と、各規則における入力変数の定性表現に関して信ぴ
ょう性の度合を示す真理値がどの程度の値となるかを入
力変数ごとに出力する複数の入力変数真理値関数演算部
と、前記規則真理値記憶部からの規則真理値により出力
変数の代表値を得る出力変数真理値逆関数演算部と、前
記入力変数真理値関数演算部からの出力を受け入力変数
真理値の代表値の補数を求める入力変数演算部と、前記
規則真理値記憶部の出力と前記入力変数演算部の出力と
の限界差を演算するフィデリティ演算部と、前記出力変
数真理値逆関数演算部からの出力変数代表値に前記フィ
デリティ演算部の出力を乗じて出力変数推定値を出力す
る乗算部とを備え、前記演算手段に、前記乗算部のそれ
ぞれが出力する出力変数推定値を加算する出力変数推定
値加算部と、前記フィデリティ演算部それぞれが演算し
た限界差を加算するフィデリティ加算部と、前記出力変
数推定値加算部の出力を前記フィデリティ加算部の出力
で除算する除算部とを備えたことを特徴とする。A first aspect of the present invention comprises a plurality of inference operation units for outputting output variable estimated values according to a plurality of inference rules,
The inference operation section is provided with operation means for obtaining an approximate inference value from the output variable estimated value obtained in each of the inference operation section,
A rule truth value storage unit that accumulates the truth values of multiple inference rules separately, and outputs for each input variable the value of the truth value that indicates the degree of credibility regarding the qualitative expression of the input variable in each rule. A plurality of input variable truth value function operation units, an output variable truth value inverse function operation unit that obtains a representative value of an output variable by the rule truth value from the rule truth value storage unit, and an input variable truth value function operation unit An input variable calculation unit that receives an output and obtains a complement of a representative value of an input variable truth value, a fidelity calculation unit that calculates a limit difference between the output of the rule truth value storage unit and the output of the input variable calculation unit, and the output and a multiplication section for outputting an output variable estimate by multiplying the output of the Fidelity calculation unit to output variable representative value from a variable truth inverse function calculation unit, said calculation means, out of each of the multiplication unit outputs An output variable estimation value addition unit that adds variable estimation values, a fidelity addition unit that adds the limit difference calculated by each of the fidelity calculation units, and the output of the output variable estimation value addition unit is divided by the output of the fidelity addition unit. And a dividing unit for
【0028】前記入力変数真理値関数演算部は、入力変
数とその真理値との関係について所定の関数関係とする
原関数演算部と、規則の入力変数の記述において「非常
に」とあるときにはその入力変数を入力し所定の関数の
2乗とする2乗関数演算部と、規則の入力変数の記述に
おいて「どちらかといえば」とあるときにはその入力変
数を入力し所定の関数の1/2乗とする1/2乗関数演
算部と、規則の入力変数の記述において「…でない」と
あるときにはその入力変数を入力し所定の関数の補数と
する補数関数演算部とにより構成され、前記出力変数真
理値逆関数演算部は、出力変数とその真理値との関係に
ついて所定の関数関係とする原逆関数演算部と、規則の
出力変数の記述において「非常に」とあるときにはその
出力変数を所定の関数の2乗とする2乗逆関数演算部
と、規則の出力変数の記述において「どちらかといえ
ば」とあるときにはその出力変数を所定の関数の1/2
乗とする1/2乗逆関数演算部と、規則の出力変数の記
述において「…でない」とあるときにはその出力変数を
所定の関数の補数とする補数逆関数演算部とにより構成
することができる。The input variable truth value function operation unit is an original function operation unit that establishes a predetermined functional relationship with respect to the relationship between the input variable and its truth value, and when there is "very" in the description of the input variable of the rule, A square function computing unit that inputs an input variable and squares the predetermined function, and when describing "if anything" in the description of the input variable of the rule, input the input variable and input 1/2 power of the predetermined function. 1/2 square function Starring to
The output variable truth value inverse function calculation unit is composed of a calculation unit and a complement function calculation unit that inputs the input variable when it is "not ..." in the description of the input variable of the rule and is the complement of a predetermined function. , The original inverse function operation unit that makes a predetermined functional relationship for the relationship between the output variable and its truth value, and when the description of the output variable of the rule is “very”, the output variable is the square of the predetermined function. In the description of the squared inverse function operation unit and the output variable of the rule, when there is "somewhat", the output variable is set to 1/2 of the predetermined function.
It can be configured by a ½-power inverse function operation unit for raising the power and a complement inverse function operation unit for using the output variable as a complement of a predetermined function when “not ...” Is stated in the description of the output variable of the rule. .
【0029】本発明の第二は、複数推論規則にしたがっ
て出力変数推定値を出力する複数の推論演算部を備え、
この推論演算部でそれぞれ得られる出力変数推定値から
近似推論値を得る演算手段を備え、前記推論演算部は、
複数推論規則の真理値を別々に蓄積する規則真理値記憶
部と、各規則における入力変数の定性表現に関して信ぴ
ょう性の度合を示す真理値がどの程度の値となるかを入
力変数ごとに出力する複数の入力変数真理値関数部と、
前記規則真理値記憶部からの規則真理値により出力変数
の代表値を得る出力変数真理値逆関数部と、前記入力変
数真理値関数部からの出力を受け入力変数真理値の代表
値の補数を求める入力変数演算部と、前記規則真理値記
憶部に蓄積された規則に規則真理値を設定し、その規則
真理値と入力変数真理値の補数との限界差を出力変数の
代表値のフィデリディとする手段と、フィデリティが正
のときに規則真理値を出力変数の真理値であると推論
し、その出力変数の真理値を前記出力変数真理値逆関数
部に入力して出力変数の代表値を送出する手段と、出力
変数の代表値にフィデリティを乗じて出力変数推定値を
出力する手段とを備え、前記演算手段に、この出力変数
推定値を複数規則すべてに関し相加平均することにより
複数の推論規則による出力変数推定値を求める手段とを
備えたことを特徴とする。A second aspect of the present invention comprises a plurality of inference operation units for outputting output variable estimated values according to a plurality of inference rules,
The inference operation section is provided with operation means for obtaining an approximate inference value from the output variable estimated value obtained in each of the inference operation section,
A rule truth value storage unit that accumulates the truth values of multiple inference rules separately, and outputs for each input variable the value of the truth value that indicates the degree of credibility regarding the qualitative expression of the input variable in each rule. A plurality of input variable truth function parts,
An output variable truth value inverse function unit for obtaining a representative value of an output variable by the rule truth value from the rule truth value storage unit, and an output from the input variable truth value function unit, and a complement of the representative value of the input variable truth value A rule truth value is set in the input variable calculation unit to be obtained and the rule stored in the rule truth value storage unit, and the limit difference between the rule truth value and the complement of the input variable truth value is determined by the fidelity of the representative value of the output variable. and means for, reasoned that Fidelity is a truth value of the output variable rule truth value when positive, the representative value of type output variables to the output variable truth inverse function unit the truth value of the output variable And means for multiplying the representative value of the output variable by the fidelity to output the output variable estimated value, and the arithmetic means calculates a plurality of output variable estimated values by arithmetically averaging all the plurality of rules. According to the inference rule of Characterized by comprising a means for determining the output variable estimates.
【0030】前記出力変数真理値逆関数部により、規則
真理値を出力変数の真理値と推論してそれに対応する出
力変数の代表値を規則真理値よりも出力変数真理値が大
きくなる出力変数の区間の中央値とする手段を含み、複
数の規則真理値を所要の出力値と出力推定値との差を拡
大する方向とは逆の方向に増減することにより、入力変
数の真理値および出力変数の真理値を固定したままで所
要の出力値と出力推定値との差を縮小する手段を含み、
入力変数の真理値の補数と出力変数の真理値との大きい
方の値を推論規則の真理値に合わせる手段を含むことが
望ましい。By the output variable truth value inverse function unit, the rule truth value is inferred as the truth value of the output variable, and the representative value of the corresponding output variable is calculated as the output variable truth value larger than the rule truth value. It includes means for the central value of the interval, by increasing or decreasing in a direction opposite to expand the difference between the output values of a plurality of rule truth value Kaname Tokoro and the output estimation value, truth value of the input variable and the output Including means for reducing the difference between the required output value and the output estimated value while keeping the truth value of the variable fixed,
It is desirable to include means for matching the larger value of the truth value of the input variable and the truth value of the output variable with the truth value of the inference rule.
【0031】[0031]
【作用】従来のファジィ理論に対し、最近、古典論理が
0または1だけを取り扱っているのを新規に拡張し、論
理式において区間〔0、1〕の値を取り扱うことのでき
る新規の多値論理がK.K.ソンバーにより発表されて
いる(IEEE主催、FUZZ−1992前刷 271
〜8頁 1992年3月)。これをファジィ推論に対応
する形式で表現するとその規則の表現は式(1)に示す
ようになる。In contrast to the conventional fuzzy theory, recently, the classical logic handling only 0 or 1 is newly extended, and a new multi-value capable of handling the value of the interval [0, 1] in the logical expression. Logic is K. K. Announced by Sombre (FUZZ-1992 Preprint 271, sponsored by IEEE)
~ P. 8 March 1992). When this is expressed in a format corresponding to fuzzy inference, the expression of the rule is as shown in Expression (1).
【0032】各規則にその信ぴょう性のグレードとして
真理値(tRi)を仮定することにし、ファジィ推論にお
けるA1 .A2 .、B.のメンバシップ関数を入力変数
x1、x2 、出力変数yの真理値と一致すると考え、記
号をそのまま用いて、入力変数を〔外1〕、〔外7〕と
すると、i番目の規則では、K.Kソンバーの多値論理
により、A truth value (t Ri ) is assumed for each rule as a grade of its authenticity, and A 1 .. in fuzzy reasoning is used. A 2 . , B. If the membership function of is considered to match the truth values of the input variables x 1 and x 2 and the output variable y and the symbols are used as they are and the input variables are [outer 1] and [outer 7], the i-th rule , K. By the multivalued logic of K Sonber,
【0033】[0033]
【外7】 [Outside 7]
【0034】[0034]
【数6】 Ri :if x1 is A1i and x2 is A2i,then y is Bi ;tRI (6) を用いると、(Equation 6) R i : if x 1 is A 1i and x 2 is A 2i , then y is B i ; t RI (6),
【0035】[0035]
【数7】 が成立する。(Equation 7) Is established.
【0036】ここで(8)式は(7)式の成立する(モ
ーダスポーネンスという)ための必要条件である。Bi
の逆関数〔外8〕を図6に示すように定めて、規則Ri
からThe expression (8) is a necessary condition for the expression (7) to be satisfied (called modus ponence). B i
Determined inverse function [External 8] of 6, rule R i
From
【0037】[0037]
【外8】 [Outside 8]
【0038】[0038]
【数8】 この(9)式により出力〔外7〕を推論する。規則Ri
による推論の成立の度合(フィデリティと称しfpiと記
す)は、式(8)の成立の度合であると考えられるの
で、次のように定める。(Equation 8) The output [outer 7] is inferred from the expression (9). Rule R i
It is considered that the degree of establishment of the inference (according to fidelity and referred to as f pi ) is the degree of establishment of the equation (8), and thus is defined as follows.
【0039】[0039]
【数9】 このようにして、各規則から出力推論値〔外9〕とフィ
デリティfp . が得られる。[Equation 9] In this way, the output inference value [outer 9] and the fidelity f p .are obtained from each rule.
【0040】[0040]
【外9】 これらを統合して代表値を求めるとき、総合的な出力変
数の理論値は期待値の算出と同様にして[Outside 9] When calculating the representative value by integrating these, the theoretical value of the total output variable is the same as the calculation of the expected value.
【0041】[0041]
【数10】 により計算される。[Equation 10] Calculated by
【0042】規則の真理値tR .は事前に入出力変数の
実績値があればA 1 、A 2 の実績値をa 1 、a 2 、Bの
実績値をb.とすると、 tR .=(1−a 1 .∧a 2 .)∨b. (12) で定めることができる。事前に理論的に定めることがで
きればその値を用いる。事前の情報または知識がなけれ
ば、 tR .=1 を用いる。The truth value t R. Is the input / output variable actual value in advance, the actual values of A 1 and A 2 of a 1 , a 2 and B are
The actual value is b. Then, t R. = (1- a 1 .∧ a 2. ) ∨ b . It can be determined in (12). If it can be theoretically determined in advance, that value is used. Without prior knowledge or knowledge, t R. = 1 is used.
【0043】これにより、入力変数のファジィ集合のメ
ンバシップ関数の調整および出力変数のファジィ集合の
重心演算に要する労力および時間を大幅に削減すること
ができる。As a result, the labor and time required for adjusting the membership function of the fuzzy set of input variables and for calculating the center of gravity of the fuzzy set of output variables can be greatly reduced.
【0044】[0044]
【実施例】次に、本発明実施例を図面に基づいて説明す
る。Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.
【0045】(第一実施例)図1は本発明第一実施例の
構成を示すブロック図である。(First Embodiment) FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the first embodiment of the present invention.
【0046】本発明第一実施例は、複数推論規則にした
がって出力変数推定値を出力する複数の推論演算部11
1、112、…、119を備え、この推論演算部11
1、112、…、119でそれぞれ得られる出力変数推
定値から近似推論値を得る演算手段を備え、推論演算部
111、112、…、119は、複数推論規則の真理値
を別々に蓄積する規則真理値記憶部130と、各規則に
おける入力変数の定性表現に関して信ぴょう性の度合を
示す真理値がどの程度の値となるかを入力変数ごとに出
力する二つの入力変数真理値関数部120、125と、
規則真理値記憶部130からの規則真理値により出力変
数の代表値を得る出力変数真理値逆関数部160と、入
力変数真理値関数部120、125からの出力を受け入
力変数真理値の代表値の補数を求める入力変数演算部1
40と、規則真理値記憶部130の出力と入力変数演算
部140の出力との限界差を演算するフィデリティ演算
部150と、出力変数真理値逆関数部160からの出力
変数代表値にフィデリティ演算部150の出力を乗じて
出力変数推定値を出力する乗算部170とを備え、前記
演算手段に、乗算部170のそれぞれが出力する出力変
数推定値を加算する出力変数推定値加算部180と、フ
ィデリティ演算部150それぞれが演算した限界差を加
算するフィデリティ加算部185と、出力変数推定値加
算部180の出力をフィデリティ加算部185の出力で
除算する除算部190とを備える。In the first embodiment of the present invention, a plurality of inference operation units 11 for outputting output variable estimated values according to a plurality of inference rules.
1, 112, ..., 119, and this inference operation unit 11
.., 119, and the inference operation units 111, 112, ..., 119 each have a rule for separately accumulating the truth values of a plurality of inference rules. The truth value storage unit 130 and two input variable truth value function units 120 and 125 that output for each input variable the value of the truth value indicating the degree of credibility regarding the qualitative expression of the input variable in each rule. When,
The output variable truth value inverse function unit 160 that obtains the representative value of the output variable from the rule truth value storage unit 130 and the representative value of the input variable truth value that receives the outputs from the input variable truth value function units 120 and 125. Input variable operation unit 1 for calculating the complement of
40, a fidelity calculation unit 150 that calculates a limit difference between the output of the rule truth value storage unit 130 and the output of the input variable calculation unit 140 , and an output variable representative value from the output variable truth value inverse function unit 160. And a multiplication unit 170 that outputs the output variable estimated value by multiplying the output of the fidelity calculation unit 150, and an output variable estimated value addition unit that adds the output variable estimated value output from each of the multiplication units 170 to the arithmetic means. 180, a fidelity adder 185 that adds the limit difference calculated by each fidelity calculator 150, and a divider 190 that divides the output of the output variable estimated value adder 180 by the output of the fidelity adder 185.
【0047】次に、このように構成された本発明第一実
施例の動作について図面を参照して説明する。Next, the operation of the first embodiment of the present invention thus constructed will be described with reference to the drawings.
【0048】ここでは、図1に示すように推論のための
複数の規則に対応して、推論演算部111、112、
…、119が設けられたとし、説明を簡単にするため入
力変数は、〔外1〕、〔外2〕の2個であるとして説明
する。Here, as shown in FIG. 1, the inference operation units 111 and 112 correspond to a plurality of rules for inference.
, 119 are provided, and in order to simplify the explanation, it is assumed that there are two input variables [outer 1] and [outer 2].
【0049】入力変数真理値関数部120、125は、
入力〔外1〕、〔外2〕が与えられたとき、各規則にお
ける入力変数が入力変数の定性表現に関して、信ぴょう
性の度合を示す真理値がどの程度の値となるかを出力す
る。その出力を〔外10〕、〔外11〕とする。The input variable truth value function units 120 and 125 are
When inputs [outer 1] and [outer 2] are given, the input variable in each rule outputs the value of the truth value indicating the degree of credibility with respect to the qualitative expression of the input variable. The outputs are [outer 10] and [outer 11].
【0050】[0050]
【外10】 [Outside 10]
【0051】[0051]
【外11】 入力変数演算部140は、上述のK.K.ソンバーの多
値論理におけるモーダスポーネンスの必要条件を示す式
(8)の右辺である〔外12〕、すなわち入力変数論理
値〔外10〕、〔外11〕の代表値、〔外13〕の補数
を求める。また、規則真理値記憶部130は、各規則の
規則真理値tR .を記憶する。[Outside 11] The input variable calculation unit 140 uses the K. K. [External 12], which is the right-hand side of the equation (8) indicating the required condition of modus ponence in Somber's multivalued logic, that is, the representative value of the input variable logical value [External 10], [External 11], [External 13] Find the complement of. Further, the rule truth value storage unit 130 stores the rule truth value t R. Is stored.
【0052】[0052]
【外12】 [Outside 12]
【0053】[0053]
【外13】 フィデリティ演算部150は、規則真理値記憶部130
から規則真理値tR .を受けるとともに、入力変数演算
部140から〔外12〕を受けて、K.K.ソンバーの
多値論理におけるモーダスポーネンスの必要条件を示す
式(8)の成立する度合であるフィデリティfp .を求
めるため、上述の式(10)の演算を行う。すなわち、
規則真理値tR .と入力変数真理値の代表値〔外13〕
の限界差演算を行う。上述のモーダスポーネンスの必要
条件を示す式(8)が満足されるとき、すなわちフィデ
リティfp .が正であるときに限り、推論演算部11
1、112、…、119の外部に設けられたフィデリテ
ィ加算部185へフィデリティfp .を送出する。出力
変数真理値逆関数部160は、出力変数の真理値が与え
られたときに出力変数を出力する逆関数の機能を有す
る。図3はその規則真理値tR .と出力変数〔外9〕と
の関係を示す図である。[Outside 13] The fidelity calculation unit 150 includes a rule truth value storage unit 130.
To the rule truth value t R. In addition to receiving K.K. K. Fidelity f p ., Which is the degree to which the expression (8) showing the necessary condition of modus ponence in Somber's multivalued logic is satisfied. In order to obtain, the calculation of the above equation (10) is performed. That is,
Rule truth value t R. And the representative value of the input variable truth value [External 13]
The limit difference calculation is performed. When the equation (8) indicating the necessary condition of modus ponence is satisfied, that is, the fidelity f p . Only when is positive, the inference operation unit 11
1, 112, ..., 119 to a fidelity addition unit 185 provided outside the fidelity f p . Is sent. The output variable truth value inverse function unit 160 has a function of an inverse function that outputs the output variable when the truth value of the output variable is given. FIG. 3 shows the rule truth value t R. It is a figure which shows the relationship between an output variable [outer 9].
【0054】K.K.ソンバーの多値論理におけるモー
ダスポーネンスの必要条件が満足されれば、モーダスポ
ーネンスの結論である式(7)を用いることができるの
で、規則真理値tR .を規則真理値記憶部130から出
力変数真理値逆関数部160に送り出力変数の代表値
〔外9〕を得る。上述の式(9)によりこの〔外9〕は
出力変数の推定結果である。〔外9〕は乗算部170に
よりフィデリティfp .が乗じられ、フィデリティ
fp .の重みがついて、各推論演算部111、112、
…、119から外部に設けされている出力変数推定値加
算部180へ送られる。各規則による推定結果を総合し
て推論するために、上述の式(11)を算出するべく、
フィデリティ加算部185、出力変数推定値加算部18
0の出力が除算部190によって除算され、出力変数推
論値y0 が得られる。K. K. If the requirement of modus ponence in Somber's multivalued logic is satisfied, the modus ponence's conclusion (7) can be used, so that the rule truth value t R. From the rule truth value storage unit 130 to the output variable truth value inverse function unit 160 to obtain the representative value [outer 9] of the output variables. According to the above equation (9), this [outer 9] is the estimation result of the output variable. [Outer 9] is calculated by the multiplication unit 170 as fidelity f p . And the fidelity f p . , The inference operation units 111, 112,
119 is sent to the output variable estimated value addition unit 180 provided outside. In order to comprehensively infer the estimation results of each rule, the above equation (11) should be calculated.
Fidelity adder 185, output variable estimated value adder 18
The output of 0 is divided by the division unit 190 to obtain the output variable inference value y 0 .
【0055】本第一実施例では、複数の規則に各々1個
ずつ推論演算部111、112、…、119を対応させ
て設けたが、システムの構成上の都合によっては、1個
の推論演算部を時分割して利用することも可能である。
このような新規の近似推論のシステムにより、従来技術
によるファジィ推論を用いてのプロセスやメカトロニク
スなどの制御を同様に行うことができる。すなわち、被
制御システムの状態量を出力変数に、操作量を入力変数
に各々対応させることにより、状態量と操作量との数学
的関係が判明していなくても、時々刻々の状態量に対す
る操作量を決定できる。In the first embodiment, one inference operation unit 111, 112, ..., 119 is provided for each of a plurality of rules, but one inference operation is performed depending on the configuration of the system. It is also possible to use the parts in a time-sharing manner.
With such a new approximate reasoning system, it is possible to similarly control processes and mechatronics using fuzzy reasoning according to the related art. That is, by associating the state variables of the controlled system with the output variables and the manipulated variables with the input variables, respectively, even if the mathematical relationship between the state variables and the manipulated variables is not known, the operation for the momentary state variables is performed. You can decide the quantity.
【0056】以下、具体的に従来方法と比較して説明す
る。The method will be described below in comparison with the conventional method.
【0057】図4に示す入出力関数を近似推論により推
論する場合、従来の方法では、図10に示す手順で推論
し、図4に示す点(黒)のように推定される。When the input / output function shown in FIG. 4 is inferred by the approximate inference, in the conventional method, it is inferred by the procedure shown in FIG. 10 and is estimated as a point (black) shown in FIG.
【0058】一方、本発明によると図10に示す手順で
推論でき図4における点(白)で示すように推定され従
来方法と一致する。On the other hand, according to the present invention, it can be inferred by the procedure shown in FIG. 10 and is estimated as shown by the points (white) in FIG. 4, which is consistent with the conventional method.
【0059】しかし、図4に示すようにx=3におい
て、推論誤差は Δy=15−12=3 と無視するには大きすぎる。However, as shown in FIG. 4, at x = 3, the inference error is Δy = 15-12 = 3, which is too large to ignore.
【0060】この誤差を小さくするためには、従来方法
によると図4に示すxが正で小さい領域PSのメンバシ
ップ関数を破線で示すように変更して、x=3における
規則R1 の効果を強めることが一つの方策となる。しか
し、図10に示すように推論値はy=14となり、誤差
は小さくならない。しかもPSを用いる規則が他にある
場合その規則の効果にも影響が及ぶ。In order to reduce this error, according to the conventional method, the membership function of the region PS shown in FIG. 4 where x is positive and small is changed as shown by the broken line, and the effect of the rule R 1 at x = 3 is obtained. Strengthening is one measure. However, as shown in FIG. 10, the inferred value is y = 14, and the error does not become small. Moreover, if there is another rule that uses PS, the effect of that rule is also affected.
【0061】一方、本発明によれば、図10に示す手順
のように、規則R1 の重みを増すため規則R2 の信ぴょ
う性の度合を1から0.6に変更することにより、x=
3のとき、y=11.6となり、誤差は僅かに小さく
(0.4)となる。On the other hand, according to the present invention, as in the procedure shown in FIG. 10, by changing the degree of reliability of the rule R 2 from 1 to 0.6 in order to increase the weight of the rule R 1 , x =
When 3, y = 11.6, and the error is slightly smaller (0.4).
【0062】このように規則の信ぴょう性のグレードを
調整することにより、容易に推論の程度を改善できる。
また、従来の方法では出力量は、1点で出力するために
は、ファジィ集合のメンバシップ関数の重心を計算する
必要がある。その計算に要する時間(T)はマイクロプ
ロセッサを例にとると、サイクルタイム(C)、メンバ
シップ関数を表現するデータ濃度(N)、ルールの数
(n)により次のように表される。By adjusting the credibility grade of the rule in this way, the degree of inference can be easily improved.
Further, in the conventional method, in order to output the output amount at one point, it is necessary to calculate the center of gravity of the membership function of the fuzzy set. Taking a microprocessor as an example, the time (T) required for the calculation is expressed as follows by the cycle time (C), the data density (N) expressing the membership function, and the number (n) of rules.
【0063】 T≒(Nn+α+β)C (13) ここで、α、βは各々積和、除算に要するサイクル数で
ある。T≈ (Nn + α + β) C (13) where α and β are the number of cycles required for sum of products and division, respectively.
【0064】一方、本発明によれば、メンバシップ関数
を用いないので、式(13)に対応する所要時間
(T′)は次のようになる。On the other hand, according to the present invention, since the membership function is not used, the required time (T ') corresponding to the equation (13) is as follows.
【0065】 T′≒(n+α+β)C (14) Nは、大抵は数個から256であり、nは数個、α、β
は2〜3である。したがって、本発明では、出力を1点
で求めるのに要する時間は従来による方法よりも1桁程
小さい。さらに、本発明の効果として、入出力の関係を
述べる規則の信ぴょう性のグレードを予め定める際、前
記K.K.ソンバーによる新規の多値論理を適用して、
式(12)により実績データにより定めることができ、
実績に裏づけられた推論ができる。T′≈ (n + α + β) C (14) N is usually several to 256, n is several, α, β
Is 2-3. Therefore, in the present invention, the time required to obtain the output at one point is about an order of magnitude shorter than that in the conventional method. Furthermore, as an effect of the present invention, when the authenticity grade of the rule that describes the input / output relationship is predetermined, the K. K. Applying the new multi-valued logic by Sonber,
Formula (12) can be used to determine the actual data,
You can make inferences based on your achievements.
【0066】図5は本発明第一実施例における推論過程
の具体例を示したものである。FIG. 5 shows a concrete example of the inference process in the first embodiment of the present invention.
【0067】(第二実施例)図2は本発明第二実施例の
要部の構成を示すブロック図である。(Second Embodiment) FIG. 2 is a block diagram showing the arrangement of the essential parts of a second embodiment of the present invention.
【0068】本発明第二実施例は、第一実施例における
入力変数真理値関数部として、入力変数とその真理値と
の関数について所定の関数関係とする原関数部220
と、規則の入力変数の記述において「非常に」とあると
きにはその入力変数を入力し所定の関数の2乗とする2
乗関数部221と、規則の入力変数の記述において「ど
ちらかといえば」とあるときにはその入力変数を入力し
所定の関数1/2乗とする1/2乗関数部222と、規
則の入力変数の記述において「…でない」とあるときに
はその入力変数を入力し所定の関数の補数とする補数関
数部223とを備え、第一実施例における出力変数真理
値逆関数部として、出力変数とその真理値との関係につ
いて所定の関数関係とする原逆関数部270と、規則の
出力変数の記述において「非常に」とあるときにはその
出力変数を所定の関数の2乗とする2乗逆関数部271
と、規則の出力変数の記述において「どちらかといえ
ば」とあるときにはその出力変数を所定の関数の1/2
乗とする1/2乗逆関数部272と、規則の出力変数の
記述において「…でない」とあるときにはその出力変数
を所定の関数の補数とする補数逆関数部273とを備え
る。In the second embodiment of the present invention, as the input variable truth value function part in the first embodiment, the original function part 220 which establishes a predetermined functional relationship for the function of the input variable and its truth value.
When the description of the input variable of the rule is "very", the input variable is input and the square of a predetermined function is entered. 2
A power function unit 221, a half power function unit 222 for inputting the input variable to make a predetermined function 1/2 power when there is "somewhat" in the description of the rule input variable, and a rule input variable In the description, the input variable is input and the complement function unit 223 that complements the predetermined function is provided when the output variable and the truth thereof are used as the output variable truth value inverse function unit in the first embodiment. The original inverse function part 270 that makes a predetermined functional relationship with the value, and the squared inverse function part 271 that makes the output variable the square of the predetermined function when there is "very" in the description of the output variable of the rule.
When 1/2 of the predetermined function is the output variable when phrase "Speaking Dochi Raka" in the description of the output variable of rule
It is provided with a ½-power inverse function unit 272 that is a power and a complement inverse function unit 273 that uses the output variable as a complement of a predetermined function when “not ...” In the description of the output variable of the rule.
【0069】この第二実施例は、第一実施例における入
力変数真理値関数部および出力変数真理値逆関数部を並
列に設置したものであり、その動作は次のように行われ
る。In the second embodiment, the input variable truth value function part and the output variable truth value inverse function part in the first embodiment are installed in parallel, and the operation is performed as follows.
【0070】規則の記述における入力変数x1 に関する
定性表現A1 に修飾語がないときは、切替部210によ
り、入力変数〔外1〕が原関数部220へ入力するよう
に接続し、定性表現A1 に修飾語が「非常に」とあると
きは、入力変数の真理値を2乗するような関数を設定す
る2乗関数部221へ入力するように接続し、定性表現
A1 に修飾語が「どちらかといえば」とあるときは、入
力変更の真理値を1/2乗する関数を設定する1/2乗
関数部222へ入力するように接続し、定性表現A1 に
「…でない」とあるときは、入力変数の真理値の補数を
設定する補数関数部へ接続するようにする。[0070] If there is no modifier for qualitative representation A 1 relates to the input variable x 1 in the description of the rules, the switching unit 210, the input variables [External 1] is connected to the input to the original function unit 220, qualitative representation When the modifier in A 1 is “very”, the modifier is connected to the square function unit 221 that sets a function that squares the truth value of the input variable, and the modifier is added to the qualitative expression A 1. Is "somewhat", it is connected so as to be input to the 1/2 power function unit 222 that sets a function that squares the truth value of the input change, and the qualitative expression A 1 is not "... ", The connection is made to the complement function unit that sets the complement of the truth value of the input variable.
【0071】変数x2 に関し定性表現A2 についても同
様に設定し、出力変数についても同様に原逆関数部27
0、2乗逆関数部271、1/2乗逆関数部272、お
よび補数逆関数部273それぞれに切替部250により
切替え、真理値を規則の出力変数に関する定性表現の修
飾語に対して送出する。The qualitative expression A 2 is similarly set for the variable x 2 , and the original inverse function unit 27 is similarly set for the output variable.
The switching unit 250 switches the 0-square inverse function unit 271, the 1 / 2-power inverse function unit 272, and the complement inverse function unit 273, respectively, and sends the truth value to the modifier of the qualitative expression regarding the output variable of the rule. .
【0072】このように本発明第二実施例では、入力変
数の定性表現に修飾語がつく場合、予め入力変数真理値
関数部を複数並列に設けているので、修飾語に応じて切
替部210により、入力変数の複数並列の入力変数真理
値関数部への接続を切替えることができ、さらに出力変
数真理値逆関数部も複数並列に設けられるので、修飾語
に応じて切替部250により、推論の信ぴょう性のグレ
ードの送出先を切替えることができる。As described above, in the second embodiment of the present invention, when a modifier is attached to the qualitative expression of the input variable, a plurality of input variable truth value function units are provided in parallel in advance, so that the switching unit 210 is selected according to the modifier. Can switch the connection of the input variables to the plurality of parallel input variable truth value function units, and further, the plurality of output variable truth value inverse function units are also provided in parallel, so that the inference is performed by the switching unit 250 according to the modifier. You can switch the destination of the authenticity grade.
【0073】従って、規則が次にように入力変数および
出力変数につき、修飾語が付加される場合、例えば、 R1 :x1 が「非常に」A1 、かつx2 がA2 ならばy
は「非常に」B1 R2 :x1 が「どちらかといえば」A1 、かつx2 がA
2 ならばyはB1 R3 :x1 がA1 「でない」、かつx2 がA2 ならば、
yはB1 「でない」の三つのルールによるとき、図2に
示す1ケの推論演算部200を用いて次のように操作さ
れる。Thus, if a rule is added for input and output variables as follows, for example, if R 1 : x 1 is "very" A 1 and x 2 is A 2, then y
It is "very" B 1 R 2: "Speaking Dochi Raka" x 1 is A 1, and x 2 is A
2 If y is B 1 R 3: x 1 is "not de" A 1, and if x 2 is A 2,
When y is based on the three rules of B 1 "not", it is operated as follows using one inference operation unit 200 shown in FIG.
【0074】ルールR1 について、〔外1〕を「非常
に」に対応する221へ、規則真理値tR1を「非常に」
に対応する2乗逆関数部271へ送るように切替部21
0、250を切替える。Regarding the rule R 1 , [outer 1] is set to 221 corresponding to “very”, and the rule truth value t R1 is set to “very”.
To the inverse square function unit 271 corresponding to
Switch between 0 and 250.
【0075】ルールR2 について、〔外1〕を「どちら
かといえば」に対応する1/2乗関数部222へ、規則
真理値tR1を原逆関数部270へ送るように切替部21
0、250を切替える。Regarding the rule R 2 , the switching unit 21 sends [outer 1] to the ½ power function unit 222 corresponding to “if anything” and the rule truth value t R1 to the original inverse function unit 270.
Switch between 0 and 250.
【0076】ルールR3 について、〔外1〕を「でな
い」に対応する補数関数部223へ、規則真理値tR1を
「でない」に対応する補数逆関数部273へ送るように
切替部210、250を制御する。Regarding the rule R 3 , the switching unit 210 sends the [outer 1] to the complement function unit 223 corresponding to “not” and the rule truth value t R1 to the complement inverse function unit 273 corresponding to “not”. Control 250.
【0077】このように、ルールR1 、R2 、R3 につ
いて各々推論演算部を設定しなくても、1ケの推論演算
部200を用いるだけで、推論演算部3ケの機能をはた
すことができる。上述のように、複数規則において、入
力変数の定性表現に修飾語がつく場合、入力変数真理値
関数部および出力変数真理関数部につき、修飾語に対応
する特性の関数特性を定めておき、修飾語に応じて選択
的に使用することにより、推論演算部の数が低減可能と
なり、システムの費用節減を行うことができる。 上記
第一実施例および第二実施例はそれぞれ図面にブロック
図を示して説明したが、この装置を実現するには、必ず
しもこのようなブロック図で区分できる回路を備えるこ
となく、このブロックの複数に相当する演算処理を一つ
のプロセッサで実行するようにして実現することができ
る。しばしばその方が設計として合理的である場合が多
い。As described above, the functions of the three inference operation units can be achieved by using only one inference operation unit 200 without setting the inference operation units for the rules R 1 , R 2 and R 3. You can As described above, in a plurality of rules, when a modifier is added to the qualitative expression of an input variable, the function characteristic of the characteristic corresponding to the modifier is defined for the input variable truth value function part and the output variable truth function part, and the modifier is defined. By selectively using it according to the word, the number of inference operation units can be reduced and the cost of the system can be reduced. The first and second embodiments have been described with reference to the block diagrams in the drawings. However, in order to realize this device, it is not always necessary to provide a circuit that can be divided by such a block diagram, Can be realized by executing the arithmetic processing corresponding to the above with one processor. Often, it is more rational as a design.
【0078】したがって、ブロック別に図面に対応でき
ない特許請求の範囲の各項はその意味であり、上記二つ
の実施例の説明から同様に理解することができる。Therefore, each term in the claims which does not correspond to the drawing for each block has its meaning, and can be similarly understood from the description of the above two embodiments.
【0079】[0079]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、フ
ァジィ推論の結果が所望の出力値とならないときに、メ
ンバシップ関数を修正するような計算処理工数のかかる
作業が不要となり、単に推論規則に対応した真理値を修
正するだけで推論を行うことができ、したがって、メン
バシップ関数を調整しても所望の出力値が得られなかっ
たためにファジィ推論が使えなかった領域にも近似推論
を活用することができる効果がある。As described above, according to the present invention, when the result of the fuzzy inference does not reach a desired output value, the operation requiring a calculation process such as modifying the membership function is unnecessary, and the inference is simply performed. Reasoning can be performed simply by modifying the truth value corresponding to the rule. Therefore, even if the membership function is adjusted, the desired output value was not obtained, and thus approximate reasoning can be performed even in the region where fuzzy reasoning cannot be used. There is an effect that can be utilized.
【図1】本発明第一実施例の構成を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明第二実施例の要部の構成を示すブロック
図。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a main part of a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明第一実施例における規則真理値と出力変
数の関係を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a rule truth value and an output variable in the first embodiment of the present invention.
【図4】本発明第一実施例と従来例との動作の比較を説
明する図。FIG. 4 is a diagram for explaining a comparison of operations between the first embodiment of the present invention and a conventional example.
【図5】本発明第一実施例における推論過程の具体例を
示す図。FIG. 5 is a diagram showing a specific example of an inference process in the first embodiment of the present invention.
【図6】従来例の構成を示すブロック図。FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a conventional example.
【図7】従来例におけるメンバシップ関数の一例を示す
図。FIG. 7 is a diagram showing an example of a membership function in a conventional example.
【図8】従来例における推論の方法を説明する図。FIG. 8 is a diagram illustrating a method of inference in a conventional example.
【図9】本発明において解決しようとする課題例を説明
する図。FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a problem to be solved in the present invention.
【図10】従来例における推論の過程を説明する図。FIG. 10 is a diagram illustrating an inference process in a conventional example.
111、112、…、119、200 推論演算部 120、125 入力変数真理値関数部 130 規則真理値記憶部 140 入力変数演算部 150 フィデリティ演算部 160 出力変数真理値逆関数部 170 乗算部 180 出力変数推定値加算部 185 フィデリティ加算部 190 除算部 210、250 切替部 220 原関数部 221 2乗関数部 222 1/2乗関数部 223 補数関数部 270 原逆関数部 271 2乗逆関数部 272 1/2乗逆関数部 273 補数逆関数部 1011、1012、…、1019 ファジィ推論演算
部 1120、1125 入力変数メンバシップ関数部 1140 ファジィロジック演算部 1160 出力メンバシップ関数部 1170 出力推定部 1180 ファジィ和演算部 1190 重心演算部111, 112, ... 119, 200 Inference operation unit 120, 125 Input variable truth value function unit 130 Rule truth value storage unit 140 Input variable operation unit 150 Fidelity operation unit 160 Output variable truth value inverse function unit 170 Multiplying unit 180 Output variable Estimated value addition unit 185 Fidelity addition unit 190 Division unit 210, 250 Switching unit 220 Original function unit 221 Squared function unit 222 1/2 Powered function unit 223 Complement function unit 270 Original inverse function unit 271 Squared inverse function unit 272 1 / Square inverse function part 273 Complement inverse function part 1011, 1012, ..., 1019 Fuzzy inference operation part 1120, 1125 Input variable membership function part 1140 Fuzzy logic operation part 1160 Output membership function part 1170 Output estimation part 1180 Fuzzy sum operation part 1190 Center of gravity calculator
Claims (6)
値を出力する複数の推論演算部を備え、 この推論演算部でそれぞれ得られる出力変数推定値から
近似推論値を得る演算手段を備え、 前記推論演算部に、 複数推論規則の真理値を別々に蓄積する規則真理値記憶
部と、 各規則における入力変数の定性表現に関して信ぴょう性
の度合を示す真理値がどの程度の値となるかを入力変数
ごとに出力する複数の入力変数真理値関数演算部と、 前記規則真理値記憶部からの規則真理値により出力変数
の代表値を得る出力変数真理値逆関数演算部と、 前記入力変数真理値関数演算部からの出力を受け入力変
数真理値の代表値の補数を求める入力変数演算部と、 前記規則真理値記憶部の出力と前記入力変数演算部の出
力との限界差を演算するフィデリティ演算部と、 前記出力変数真理値逆関数演算部からの出力変数代表値
に前記フィデリティ演算部の出力を乗じて出力変数推定
値を出力する乗算部とを備え、 前記演算手段に、 前記乗算部のそれぞれが出力する出力変数推定値を加算
する出力変数推定値加算部と、 前記フィデリティ演算部それぞれが演算した限界差を加
算するフィデリティ加算部と、 前記出力変数推定値加算部の出力を前記フィデリティ加
算部の出力で除算する除算部とを備えたことを特徴とす
る近似推論装置。1. An inference operation unit for outputting an output variable estimation value according to a plurality of inference rules, and an operation unit for obtaining an approximate inference value from the output variable estimation value obtained by each of the inference operation units. A rule truth value storage unit that separately stores the truth values of multiple inference rules in the operation unit, and the input value of the truth value indicating the degree of credibility regarding the qualitative expression of the input variable in each rule. A plurality of input variable truth value function operation units, each output variable truth value inverse function operation unit for obtaining a representative value of the output variable from the rule truth value from the rule truth value storage unit, and the input variable truth value function Fidelis for calculating an input variable processing unit for obtaining the complement of the representative value of the input variable truth receives the output from the arithmetic unit, a threshold difference between the output of the output of the rule truth value storing unit the input variable processing unit With a I calculation unit, and a multiplication section for outputting an output variable estimate the fidelity by multiplying the output of the arithmetic unit to the output variable representative value from the output variable Truth inverse function calculation unit, said calculation means, said multiplication The output variable estimated value adding section for adding the output variable estimated value output by each of the sections, the fidelity adding section for adding the limit difference calculated by each of the fidelity calculating sections, and the output of the output variable estimated value adding section An approximate inference apparatus, comprising: a division unit that divides by an output of a fidelity addition unit.
とする原関数演算部と、 規則の入力変数の記述において「非常に」とあるときに
はその入力変数を入力し所定の関数の2乗とする2乗関
数演算部と、 規則の入力変数の記述において「どちらかといえば」と
あるときにはその入力変数を入力し所定の関数の1/2
乗とする1/2乗関数演算部と、 規則の入力変数の記述において「…でない」とあるとき
にはその入力変数を入力し所定の関数の補数とする補数
関数演算部とにより構成され、 前記出力変数真理値逆関数演算部は、 出力変数とその真理値との関係について所定の関数関係
とする原逆関数演算部と、 規則の出力変数の記述において「非常に」とあるときに
はその出力変数を所定の関数の2乗とする2乗逆関数演
算部と、規則の出力変数の記述において「どちらかとい
えば」とあるときにはその出力変数を所定の関数の1/
2乗とする1/2乗逆関数演算部と、 規則の出力変数の記述において「…でない」とあるとき
にはその出力変数を所定の関数の補数とする補数逆関数
演算部とにより構成された請求項1記載の近似推論装
置。2. The input variable truth value function operation unit is a primitive function operation unit that establishes a predetermined functional relationship with respect to the relationship between the input variable and its truth value, and “very” is described in the description of the input variable of the rule. Occasionally, a square function computing unit that inputs the input variable and squares the predetermined function, and when there is "somewhat" in the description of the input variable of the rule, input the input variable and Two
A 1/2 power function operator to ride, "not ... a" in the description of the input variables of the rules when phrase is constituted by the complement function calculating unit to complement the predetermined function type that input variable, the output The variable truth value inverse function operation unit uses the original inverse function operation unit that establishes a predetermined functional relationship for the relationship between the output variable and its truth value, and the output variable when it is "very" in the description of the output variable of the rule. squared inverse function Starring to the square of the predetermined function
In the description of the output variable of the arithmetic part and the rule, if there is "somewhat", the output variable is
½-power inverse function operation unit for making a square, and in the description of the output variable of the rule, when there is “...”, the output variable is the complement of the predetermined function
The approximate inference apparatus according to claim 1, comprising an arithmetic unit.
値を出力する複数の推論演算部を備え、 この推論演算部でそれぞれ得られる出力変数推定値から
近似推論値を得る演算手段を備え、 前記推論演算部は、 複数推論規則の真理値を別々に蓄積する規則真理値記憶
部と、 各規則における入力変数の定性表現に関して信ぴょう性
の度合を示す真理値がどの程度の値となるかを入力変数
ごとに出力する複数の入力変数真理値関数演算部と、 前記規則真理値記憶部からの規則真理値により出力変数
の代表値を得る出力変数真理値逆関数演算部と、 前記入力変数真理値関数演算部からの出力を受け入力変
数真理値の代表値の補数を求める入力変数演算部と、 前記規則真理値記憶部に蓄積された規則に規則真理値を
設定し、その規則真理値と入力変数真理値の補数との限
界差を出力変数の代表値のフィデリディとする手段と、 フィデリティが正のときに規則真理値を出力変数の真理
値であると推論し、その出力変数の真理値を前記出力変
数真理値逆関数演算部に入力して出力変数の代表値を出
力する手段と、 出力変数の代表値にフィデリティを乗じて出力変数推定
値を出力する手段とを備え、 前記演算手段に、 この出力変数推定値を複数規則すべてに関し相加平均す
ることにより複数の推論規則による出力変数推定値を求
める手段とを備えたことを特徴とする近似推論装置。3. An inference operation section for outputting an output variable estimation value according to a plurality of inference rules, and an operation means for obtaining an approximate inference value from the output variable estimation values respectively obtained by the inference operation section. The arithmetic unit stores the rule truth value storage unit that separately stores the truth values of multiple inference rules and the input variable that determines the degree of truth value indicating the degree of credibility regarding the qualitative expression of the input variable in each rule. A plurality of input variable truth value function operation units, each output variable truth value inverse function operation unit for obtaining a representative value of the output variable from the rule truth value from the rule truth value storage unit, and the input variable truth value function set the input variable processing unit for obtaining the complement of the representative value of the input variable truth receives the output from the arithmetic unit, the rule truth value rule truth value stored rule in the storage unit, variable type that rule truth value Means for the Fidelis di representative value of the output variable threshold difference between the complement of the truth, reasoned that Fidelity is a truth value of the output variable rule truth value when positive, the truth value of the output variable The output variable truth value inverse function calculating unit is provided with means for outputting a representative value of the output variable, and means for multiplying the representative value of the output variable by fidelity to output an output variable estimated value, the calculating means An approximate inference apparatus comprising means for obtaining output variable estimated values according to a plurality of inference rules by arithmetically averaging the output variable estimated values for all of the plurality of rules.
り、規則真理値を出力変数の真理値と推論してそれに対
応する出力変数の代表値を規則真理値よりも出力変数真
理値が大きくなる出力変数の区間の中央値とする手段を
含む請求項3記載の近似推論装置。4. The output variable truth value inverse function computing unit infers the rule truth value as the truth value of the output variable and makes the representative value of the corresponding output variable larger than the rule truth value. The approximate inference apparatus according to claim 3, further comprising means for setting a median value of an output variable interval.
推定値との差を拡大する方向とは逆の方向に増減するこ
とにより、入力変数の真理値および出力変数の真理値を
固定したままで所要の出力値と出力推定値との差を縮小
する手段を含む請求項3記載の近似推論装置。By increasing or decreasing in a direction opposite to expand the difference wherein the output value of a plurality of rule truth value Kaname Tokoro and the output estimation value, the truth value of truth and output variables of the input variables 4. The approximate inference apparatus according to claim 3, further comprising means for reducing the difference between the required output value and the estimated output value while keeping the fixed value.
理値との大きい方の値を推論規則の真理値に合わせる手
段を含む請求項3記載の近似推論装置。6. The approximate inference apparatus according to claim 3, further comprising means for matching the larger value of the complement of the truth value of the input variable and the truth value of the output variable with the truth value of the inference rule.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5071592A JP2541442B2 (en) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | Approximate reasoning device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5071592A JP2541442B2 (en) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | Approximate reasoning device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06282436A JPH06282436A (en) | 1994-10-07 |
| JP2541442B2 true JP2541442B2 (en) | 1996-10-09 |
Family
ID=13465102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5071592A Expired - Lifetime JP2541442B2 (en) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | Approximate reasoning device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2541442B2 (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0293938A (en) * | 1988-09-30 | 1990-04-04 | Omron Tateisi Electron Co | Fuzzy inference machine |
-
1993
- 1993-03-30 JP JP5071592A patent/JP2541442B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06282436A (en) | 1994-10-07 |
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