Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP2767603B2 - Fuzzy inference apparatus, antecedent part membership function processing apparatus, consequent part membership function processing apparatus, fuzzy inference method, antecedent part membership function processing method, and consequent part membership function processing method - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP2767603B2 - Fuzzy inference apparatus, antecedent part membership function processing apparatus, consequent part membership function processing apparatus, fuzzy inference method, antecedent part membership function processing method, and consequent part membership function processing method - Google Patents

Fuzzy inference apparatus, antecedent part membership function processing apparatus, consequent part membership function processing apparatus, fuzzy inference method, antecedent part membership function processing method, and consequent part membership function processing method

Info

Publication number
JP2767603B2
JP2767603B2 JP1091296A JP9129689A JP2767603B2 JP 2767603 B2 JP2767603 B2 JP 2767603B2 JP 1091296 A JP1091296 A JP 1091296A JP 9129689 A JP9129689 A JP 9129689A JP 2767603 B2 JP2767603 B2 JP 2767603B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
antecedent
scale
membership function
input signal
basic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP1091296A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH02268331A (en
Inventor
康弘 堤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Omron Corp filed Critical Omron Corp
Priority to JP1091296A priority Critical patent/JP2767603B2/en
Publication of JPH02268331A publication Critical patent/JPH02268331A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2767603B2 publication Critical patent/JP2767603B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Devices For Executing Special Programs (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (a)産業上の利用分野 この発明は、入力信号の状態に応じてファジィ推論結
果を出力するファジィ推論装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fuzzy inference apparatus that outputs a fuzzy inference result according to the state of an input signal.

(b)発明の概要 この発明は、入力信号に適応して自動的に適切なメン
バシップ関数を定義できるようにした柔軟性の高いファ
ジィ推論装置に関する。
(B) Summary of the Invention The present invention relates to a highly flexible fuzzy inference apparatus that can automatically define an appropriate membership function by adapting to an input signal.

(c)従来の技術 一般に、ファジィ推論装置を用いて自動制御系などを
制御する場合、制御ルールと制御系の特性に応じたメン
バシップ関数が設定される。これらのルールやメンバシ
ップ関数は主にオペレータが経験に基づいて決定してい
る。
(C) Prior Art Generally, when controlling an automatic control system or the like using a fuzzy inference device, a membership function according to a control rule and characteristics of the control system is set. These rules and membership functions are mainly determined by the operator based on experience.

このように簡単な数式などによって表されない制御系
に対しても、人間のオペレータがもつ経験的知識に基づ
いたルールとメンバシップ関数を用いたファジィ推論装
置によって所謂エキスパートシステムを構成することが
できる。
Even for such a control system that is not represented by a simple mathematical expression or the like, a so-called expert system can be configured by a fuzzy inference apparatus using rules and membership functions based on empirical knowledge possessed by a human operator.

(d)発明が解決しようとする課題 ところが、人間のオペレータがもつ経験的知識によっ
てルールやメンバシップ関数を決定する際、知識の階層
化、グループ化を行うが、これをすべて記述することは
手間がかかるだけでなく知識獲得が困難であった。この
知識の階層化を自動で行うためには、種々の状況に応じ
た判断自体を知識化し入力する必要がある。しかしなが
らこのようなマクロな知識は高度であり、従来これを自
然に記述することは困難であった。たとえファジィ推論
装置を用いても、多数のルールと多数のメンバシップ関
数発生器を用いた大規模なシステムになって、コンパク
トな制御装置を構成することができないという問題があ
った。
(D) Problems to be Solved by the Invention However, when rules and membership functions are determined based on empirical knowledge possessed by human operators, knowledge is hierarchized and grouped, but it is troublesome to describe all of them. And it was difficult to acquire knowledge. In order to automatically perform this hierarchy of knowledge, it is necessary to make judgments corresponding to various situations into knowledge and input them. However, such macro knowledge is advanced, and it has conventionally been difficult to describe it naturally. Even if a fuzzy inference device is used, there is a problem that a large-scale system using a large number of rules and a large number of membership function generators cannot be formed and a compact control device cannot be configured.

この発明は、言語値によるルールとともに、メンバシ
ップ関数をどの範囲で定義するかというスケーリングが
制御性能に大きな影響を与えることに着目し、このスケ
ーリングの知識を導入することにより前記ルールをより
マクロな知識として記述できるようにしたファジィ推論
装置を提供することを目的としている。
The present invention focuses on the fact that the scaling of the range in which the membership function is defined has a great effect on the control performance, together with the rules based on the language value, and introduces the knowledge of this scaling to make the rules more macroscopic. An object of the present invention is to provide a fuzzy inference device which can be described as knowledge.

(e)課題を解決するための手段 この発明の請求項(1)に係る発明は、入力信号ごと
に基本となる前件部基本メンバシップ関数を発生する前
件部基本メンバシップ関数発生手段と、 過去所定時間の間の入力信号の履歴に応じて前件部基
本メンバシップ関数の変数軸のスケールまたは前件部基
本メンバシップ関数に対する入力信号のスケールを決定
する前件部スケール決定手段と、 前件部基本メンバシップ関数、前件部スケール及び入
力信号に基づいて前件部メンバシップ値を求める前件部
メンバシップ値演算手段と、 入力信号ごとに基本となる後件部基本メンバシップ関
数を発生する後件部基本メンバシップ関数発生手段と、 前件部スケールに基づいて後件部基本メンバシップ関
数の変数軸のスケールまたは確定値のスケールを決定す
る後件部スケール決定手段と、 後件部基本メンバシップ関数、後件部スケール及び前
件部メンバシップ値に基づいて確定値を求めるファジィ
関係演算部と、 を備えたことを特徴とする。
(E) Means for Solving the Problems The invention according to claim (1) of the present invention provides an antecedent basic membership function generating means for generating a basic antecedent basic membership function for each input signal. An antecedent scale determining means for determining the scale of the variable axis of the antecedent basic membership function or the scale of the input signal for the antecedent basic membership function according to the history of the input signal during the past predetermined time; Antecedent part membership function, antecedent part membership value calculation means for obtaining antecedent part membership value based on antecedent part scale and input signal, and consequent part basic membership function for each input signal The means for generating the basic membership function of the consequent part, and the scale of the variable axis or the scale of the final value of the consequent part basic membership function are determined based on the scale of the antecedent part. And consequent scale determining means, characterized by comprising the consequent basic membership function, a fuzzy relation computing section for obtaining the determined value based on the consequent scale and antecedent membership values, the.

請求項(2)に係る発明は、入力信号ごとに基本とな
る前件部基本メンバシップ関数を発生する前件部基本メ
ンバシップ関数発生手段と、 過去所定時間の間の入力信号の履歴に応じて前件部基
本メンバシップ関数の変数軸のスケールまたは前件部基
本メンバシップ関数に対する入力信号のスケールを決定
する前件部スケール決定手段と、 前件部基本メンバシップ関数、前件部スケール及び入
力信号に基づいて前件部メンバシップ値を求める前件部
メンバシップ値演算手段と、 を備えたことを特徴とする。
The invention according to claim (2) provides an antecedent part basic membership function generating means for generating an antecedent part basic membership function for each input signal, and according to a history of the input signal during a predetermined time in the past. Means for determining the scale of the variable axis of the antecedent basic membership function or the scale of the input signal to the antecedent basic membership function; antecedent basic membership function; antecedent scale; And antecedent part membership value calculating means for obtaining antecedent part membership value based on the input signal.

請求項(3)に係る発明は、入力信号ごとに基本とな
る前件部基本メンバシップ関数を発生する前件部基本メ
ンバシップ関数発生手段と、 過去所定時間の間の入力信号の履歴に応じて前件部基
本メンバシップ関数の変数軸のスケールまたは前件部基
本メンバシップ関数に対する入力信号のスケールを決定
する前件部スケール決定手段と、 入力信号ごとに基本となる後件部基本メンバシップ関
数を発生する後件部基本メンバシップ関数発生手段と、 前件部スケールに基づいて後件部基本メンバシップ関
数の変数軸のスケールまたは確定値のスケールを決定す
る後件部スケール決定手段と、 後件部基本メンバシップ関数、後件部スケール及び前
件部メンバシップ値に基づいて確定値を求めるファジィ
関係演算部と、 を備えたことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an antecedent basic membership function generating means for generating a basic antecedent basic membership function for each input signal, and according to a history of the input signal during a predetermined time in the past. Antecedent scale determining means for determining the scale of the variable axis of the antecedent basic membership function or the scale of the input signal to the antecedent basic membership function; and the consequent basic membership as a basis for each input signal Consequent part basic membership function generating means for generating a function; consequent part scale determining means for determining the scale of the variable axis or the fixed value scale of the consequent part basic membership function based on the antecedent part scale; And a fuzzy relation operation unit for obtaining a final value based on the consequent part basic membership function, the consequent part scale and the antecedent part membership value.

請求項(4)に係る発明は、前件部スケール決定手段
を、過去所定時間の間の入力信号の履歴からファジィ推
論を行って前件部スケールを決定するファジィ推論手段
により構成したことを特徴とする。
The invention according to claim (4) is characterized in that the antecedent scale determining means is constituted by fuzzy inference means for performing fuzzy inference from the history of the input signal during a predetermined past time to determine the antecedent scale. And

請求項(5)に係る発明は、前件部スケール決定手段
を、過去所定時間の間の入力信号の履歴からファジィ推
論を行って前件部スケールを決定するファジィ推論手段
により構成したことを特徴とする。
The invention according to claim (5) is characterized in that the antecedent part scale determining means is constituted by fuzzy inference means for performing fuzzy inference from the history of the input signal during the past predetermined time to determine the antecedent part scale. And

請求項(6)に係る発明は、入力信号ごとに基本とな
る前件部基本メンバシップ関数の変数軸のスケールまた
は前件部基本メンバシップ関数に対する入力信号のスケ
ールを、過去所定時間の間の入力信号の履歴に応じて決
定した後、 前件部基本メンバシップ関数、前件部スケール及び入
力信号に基づいて前件部メンバシップ値を求め、 一方、入力信号ごとに基本となる後件部基本メンバシ
ップ関数の変数軸のスケールまたは確定値のスケール
を、前件部スケールに基づいて決定し、 後件部基本メンバシップ関数、後件部スケール及び前
件部メンバシップ値に基づいて確定値を求めることを特
徴とする。
The invention according to claim (6) is that the scale of the variable axis of the antecedent basic membership function or the scale of the input signal for the antecedent basic membership function for each input signal during the past predetermined time is determined. After it is determined according to the history of the input signal, the antecedent membership value is determined based on the antecedent basic membership function, antecedent scale, and the input signal. Determine the scale of the variable axis or the final value scale of the basic membership function based on the antecedent scale, and determine the final value based on the consequent basic membership function, consequent scale and antecedent membership value Is obtained.

請求項(7)に係る発明は、入力信号ごとに基本とな
る前件部基本メンバシップ関数の変数軸のスケールまた
は前件部基本メンバシップ関数に対する入力信号のスケ
ールを、過去所定時間の間の入力信号の履歴に応じて決
定し、 次いで、前件部基本メンバシップ関数、前件部スケー
ル及び入力信号に基づいて前件部メンバシップ値を求め
ることを特徴とする。
The invention according to claim (7) is that the scale of the variable axis of the antecedent basic membership function or the scale of the input signal to the antecedent basic membership function for each input signal during the past predetermined time is determined. It is determined according to the history of the input signal, and then the antecedent membership value is determined based on the antecedent basic membership function, antecedent scale and the input signal.

(f)作用 この発明の構成例であるファジィ推論装置のブロック
図を第1図に示す。
(F) Operation FIG. 1 shows a block diagram of a fuzzy inference apparatus which is a configuration example of the present invention.

第1図においてV1,V2はそれぞれ入力信号であり、前
件部スケール決定手段1,2は入力信号V1,V2の履歴に応じ
て前件部スケールすなわち前件部基本メンバシップ関数
の変数軸のスケールまたは前件部メンバシップ関数に対
する入力信号のスケールを決定する。前件部基本メンバ
シップ関数発生手段3,4はそれぞれ入力信号V1,V2ごとに
基本となる前件部のメンバシップ関数を発生する。前件
部メンバシップ値演算手段5,6は前件部基本メンバシッ
プ関数発生手段3,4より発生される基本メンバシップ関
数、前件部スケールSV1,SV2および入力信号V1,V2から前
件部メンバシップ値を求める。後件部スケール決定手段
7は前件部スケールSV1,SV2によって後件部スケールす
なわち後件部基本メンバシップ関数の変数軸または確定
値のスケールを決定する。後件部基本メンバシップ関数
発生手段8は後件部の基本となるメンバシップ関数を発
生する。ファジィ関係演算部9は後件部基本メンバシッ
プ関数、後件部スケールSDおよび前件部メンバシップ値
から確定値Yを出力する。なお、ファジィ関係演算部9
内には後件部基本メンバシップ関数の変数軸のスケール
または確定値のスケールを変更する後件部スケール変更
手段を備えている。
In FIG. 1, V1 and V2 are input signals, respectively, and the antecedent scale determining means 1 and 2 determine the antecedent scale, that is, the variable axis of the antecedent basic membership function according to the history of the input signals V1 and V2. Determine the scale or scale of the input signal to the antecedent membership function. The antecedent basic membership function generating means 3 and 4 generate a basic antecedent membership function for each of the input signals V1 and V2. The antecedent part membership value calculating means 5 and 6 are the antecedent parts from the antecedent part basic membership function generating means 3 and 4, the antecedent part scales SV1 and SV2 and the input signals V1 and V2. Find the membership value. The consequent part scale determining means 7 determines the consequent part scale, that is, the variable axis or the fixed value scale of the consequent part basic membership function, by the antecedent part scales SV1 and SV2. The consequent part basic membership function generating means 8 generates a membership function that is the basis of the consequent part. The fuzzy relation calculation unit 9 outputs a final value Y from the consequent part basic membership function, the consequent part scale SD and the antecedent part membership value. The fuzzy relation operation unit 9
In the figure, there is provided a consequent part scale changing means for changing the scale of the variable axis or the fixed value scale of the consequent part basic membership function.

第1図に示した前件部基本メンバシップ関数発生手段
3,4または後件部基本メンバシップ関数発生手段8はそ
れぞれたとえば第2図や第3図に示すように変数定義域
に対する割合(%)として定義される。
Means for generating a basic membership function of the antecedent part shown in FIG.
3, 4 or the consequent part basic membership function generating means 8 is defined as a ratio (%) to the variable domain, for example, as shown in FIGS. 2 and 3, respectively.

メンバシップ値をy、変数をx、メンバシップ関数を
μ、負方向のスケールをscale1、正方向のスケールをsc
ale2とすれば、スケールは次の関係で表すことができ
る。
Membership value is y, variable is x, membership function is μ, negative scale is scale1, positive scale is sc
Assuming ale2, the scale can be expressed by the following relationship:

ここでaはセットポイントであり、セットポイントの
ない場合はa=0である。
Here, a is a set point, and when there is no set point, a = 0.

以上のように構成されたファジィ推論装置を用いた入
力信号とスケールとの関係について次に具体例を示す。
Next, a specific example of the relationship between the input signal and the scale using the fuzzy inference apparatus configured as described above will be described.

第4図は液温を0℃から100℃まで速やかに上昇さ
せ、その後100℃を保つプロセス制御を行った例を示し
ている。また第5図は入力信号V1,V2の状態に応じた出
力信号Yの状態を表すルールを示している。
FIG. 4 shows an example in which the liquid temperature is quickly raised from 0 ° C. to 100 ° C., and then process control is performed to keep the temperature at 100 ° C. FIG. 5 shows a rule representing the state of the output signal Y according to the state of the input signals V1 and V2.

第5図においてV1は液温、V2は液温の微分値であり、
液温V1について各記号は、 NB:設定温度を大きく下回っている NS:設定温度を少し下回っている ZR:ほぼ設定温度である。
In FIG. 5, V1 is the liquid temperature, V2 is the differential value of the liquid temperature,
The symbols for the liquid temperature V1 are: NB: significantly below the set temperature NS: slightly below the set temperature ZR: almost set temperature.

PS:設定温度より少し上回っている PB:設定温度を大きく上回っている を意味している。PS: The temperature is slightly higher than the set temperature. PB: Indicates that the temperature is significantly higher than the set temperature.

また、温度変化V2について各記号は NB:温度が大きく低下しつつある NS:温度が少し低下しつつある ZR:温度が殆ど変化していない PS:温度が少し上昇しつつある PB:温度が大きく上昇しつつある を意味している。 The symbols for temperature change V2 are NB: temperature is dropping significantly NS: temperature is dropping slightly ZR: temperature is hardly changing PS: temperature is rising slightly PB: temperature is rising Means rising.

さらにマトリクスの内容である出力(Y)について各
記号は PB:加熱量を増大させる PS:加熱量を少し増大させる ZR:加熱量を維持する NS:加熱量を少し減少させる NB:加熱量を減少させる を意味している。
In addition, for the output (Y), which is the content of the matrix, each symbol is: PB: Increase the amount of heating PS: Increase the amount of heating slightly ZR: Maintain the amount of heating NS: Decrease the amount of heating slightly NB: Decrease the amount of heating Means let.

なお上記のあいまいな言語値を表現するNB,NS,ZR,PS,
PBはラベルと呼ばれる。
Note that NB, NS, ZR, PS,
PB is called a label.

第4図においてt0−t1の期間は入力信号V1のスケール
(−100%〜+100%)がSoすなわち0℃〜200℃に設定
され、t1以降はスケールがS1すなわち90℃〜110℃に設
定される。このように入力信号である温度が大きく変化
する期間は前件部のスケールを広くとることによって過
渡期の制御が行われる。その後の整定期間には、温度が
安定化し温度変化が減少するため、その変化幅でのスケ
ールで前記ファジィ推論ルールが適用される。従って整
定期間では設定温度(100℃)付近でより安定した制御
が行われるようになる。その後、例えばt2で外乱によっ
てそれまでのスケールを超えるような入力値となったと
きにはS2に示すように入力信号がスケール内に納まるよ
うにスケールを広げる。このことにより外乱を速やかに
収束させることができる。
In FIG. 4, the scale (−100% to + 100%) of the input signal V1 is set to So, that is, 0 ° C. to 200 ° C., during the period of t0−t1, and after t1, the scale is set to S1, ie, 90 ° C. to 110 ° C. You. As described above, during the period in which the temperature as the input signal greatly changes, the scale of the antecedent part is widened to control the transition period. Since the temperature stabilizes and the temperature change decreases during the subsequent regular period, the fuzzy inference rule is applied on a scale based on the change width. Therefore, during the settling period, more stable control is performed near the set temperature (100 ° C.). Thereafter, for example, when the input value becomes larger than the previous scale due to disturbance at t2, the scale is expanded so that the input signal falls within the scale as shown in S2. Thus, the disturbance can be quickly converged.

なお、後件部のスケールは前件部のスケールから決定
する。後件部のスケールを変更することは、対象とする
領域(加熱出力の範囲)を変更することであるが、対象
にある程度の線形性が認られる場合には、後件部のスケ
ールを変化させて同一のルールを用いることができる。
The scale of the consequent part is determined from the scale of the antecedent part. To change the scale of the consequent part is to change the target area (the range of the heating output), but if the target has some degree of linearity, change the scale of the consequent part. And use the same rules.

このようにルールの数およびメンバシップ関数の数を
増大させることなく入力信号の状態に適応した制御が可
能となる。
As described above, control suitable for the state of the input signal can be performed without increasing the number of rules and the number of membership functions.

(g)実施例 第6図および第7図は第1図に示した前件部スケール
決定手段1,2と後件部スケール決定手段7を構成する制
御部のブロック図およびその処理手順を表すフローチャ
ートである。
(G) Embodiment FIGS. 6 and 7 show a block diagram and a processing procedure of a control unit constituting the antecedent scale determining means 1 and 2 and the consequent scale determining means 7 shown in FIG. It is a flowchart.

第6図において温度センサ10は液温を検出して信号V1
を発生する。微分回路11はその信号を微分して信号V2を
発生する。CPU20はこの制御部全体の制御を統括する。R
OM21にはそのプログラムが予め書き込まれている。RAM2
2はバッファなどのワーキングエリアとして用いられ
る。A−Dコンバータ24は信号V1をディジタルデータに
変換し、CPU20はそのデータをI/Oポート23を介して読み
込む。D−Aコンバータ26,27および29はI/Oポート25お
よび28より出力される各種スケールデータを電圧信号に
変換して出力する。
In FIG. 6, the temperature sensor 10 detects the liquid temperature and outputs a signal V1.
Occurs. Differentiating circuit 11 differentiates the signal to generate signal V2. The CPU 20 controls the control of the entire control unit. R
The program is written in OM21 in advance. RAM2
2 is used as a working area such as a buffer. The A / D converter 24 converts the signal V1 into digital data, and the CPU 20 reads the data via the I / O port 23. The DA converters 26, 27, and 29 convert various scale data output from the I / O ports 25 and 28 into voltage signals and output them.

第7図に示すように前記CPU20はサンプリングタイミ
ングになれば信号V1を読み込み、これとともに微分演算
を行うことによって温度変化(信号V2に相当するデー
タ)を求める(n1〜n3)。つづいてV1およびV2を入力変
数としてファジィ推論により前件部のスケールSV1およ
びSV2を求め、これを出力する(n4→n5)。ここでのフ
ァジィ推論ルールとしては、たとえば、『温度は過去n
回「設定温度付近」にあったが、温度変化が今回「ある
程度大きい」場合には(温度がまだ設定温度から変化し
そうなので)温度のスケールSV1を「少し広く」す
る。』のように記述することができる。ここで「○○
○」は言語値であり、このようなルールによって対象の
状態を自然に表現することができる。
As shown in FIG. 7, at the sampling timing, the CPU 20 reads the signal V1 and performs a differential operation together with the signal V1 to obtain a temperature change (data corresponding to the signal V2) (n1 to n3). Subsequently, the scales SV1 and SV2 of the antecedent part are obtained by fuzzy inference using V1 and V2 as input variables, and output (n4 → n5). As a fuzzy inference rule here, for example, “temperature is past n
If the temperature was "around the set temperature" but the temperature change was "somewhat large" this time (because the temperature is still likely to change from the set temperature), the temperature scale SV1 is "slightly widened". ] Can be described. Here, "○○
“○” is a language value, and the target state can be naturally expressed by such a rule.

つづいて第7図のステップn6ではすでに求めたスケー
ルSV1およびSV2を入力変数として後件部のスケールSDを
ファジィ推論により求め、n7でこれを出力する。
Subsequently, in step n6 in FIG. 7, the scale SD of the consequent part is obtained by fuzzy inference using the scales SV1 and SV2 already obtained as input variables, and this is output in n7.

第8図は第7図に示したステップn6の演算におけるフ
ァジィ推論ルールを示している。ここで、スケールSV1,
SV2およびマトリクスの内容である後件部(SD)につい
て各記号は S:スケールの幅が狭い N:スケールの幅が中程度 B:スケールの幅が広い を意味している。
FIG. 8 shows a fuzzy inference rule in the operation of step n6 shown in FIG. Where the scale SV1,
For the SV2 and the consequent part (SD) of the matrix, each symbol means S: Narrow scale width N: Medium scale width B: Scale width is wide.

このように温度のスケールSV1が狭く(設定温度付近
にある)が温度変化のスケールSV2が中程度の時は(外
乱が作用して急激に温度変化が生じたものと考えられる
から)操作量のスケールSDを広くすることによって外乱
応答が早くなる。また、温度のスケールSV1が中程度
(収束しつつあるか振動している)で温度変化のスケー
ルSV2が広いときは(振動しているか設定値を超えそう
なので)操作量のスケールSDを中程度にする。また、温
度のスケールSV1も温度変化のスケールSV2も狭いときは
(ほとんど整定していると考えられるから)操作量のス
ケールSDを狭くして設定温度付近で細かい制御を行う。
In this way, when the temperature scale SV1 is narrow (it is near the set temperature) but the temperature change scale SV2 is medium (because a sudden change in temperature is caused by disturbance), The disturbance response becomes faster by making the scale SD wider. When the temperature scale SV1 is medium (converging or vibrating) and the temperature change scale SV2 is wide (because it is vibrating or exceeding the set value), the operating amount scale SD is medium. To When both the temperature scale SV1 and the temperature change scale SV2 are narrow (because they are almost settled), the scale of the manipulated variable SD is narrowed to perform fine control near the set temperature.

このように前件部のスケールを入力変数とし、後件部
のスケールを出力変数とするファジィ推論ルールを表現
することによって制御系の動的な相関関係に対応するこ
とができる。
By expressing the fuzzy inference rule using the scale of the antecedent part as an input variable and the scale of the consequent part as an output variable, it is possible to cope with the dynamic correlation of the control system.

つぎに第1図に示した前件部器基本メンバシップ関数
発生手段3,4と前件部メンバシップ値演算手段5,6の具体
的構成を第9図に示す。また後件部基本メンバシップ関
数発生手段8とファジィ関係演算部9の具体的構成を第
10図に示す。
Next, FIG. 9 shows a specific configuration of the antecedent part basic membership function generating means 3, 4 and the antecedent part membership value calculating means 5, 6 shown in FIG. The concrete configurations of the consequent part basic membership function generating means 8 and the fuzzy relation calculating part 9 are described below.
Figure 10 shows.

前件部におけるメンバシップ値を発生する前件部メン
バシップ値演算部は第5図に示したように各推論ルール
に従ってルール毎の推論結果を出力するために、前件部
におけるメンバシップ値を演算するためのメンバシップ
関数発生器を備えている。各前件部メンバシップ値演算
部はルール毎に設けられるために、合計7個設けられて
いる。第9図はそのうち特定の前件部メンバシップ値を
求める前件部演算部を表している。同図に示すように、
メンバシップ関数発生器50,51を有し、各メンバシップ
関数発生器には温度V1に対応するラベルNS、温度V2に対
応するラベルPSが入力される。メンバシップ関数発生器
50,51はこのラベルが入力されることによって、そのラ
ベルに対応した基本のメンバシップ関数を発生する。ス
ケール変更回路52,53は、入力信号V1,V2に対してスケー
ル信号SV1,SV2に応じて(例えば比例して)入力信号V1,
V2のレベルを変更することによって、前件部スケールの
割合(%)に相当する信号を発生する。言い換えればス
ケール変更回路52,53は入力信号V1,V2をスケール信号SV
1,SV2により所定のスケールに正規化する。前件部論理
積回路54はmini−maxルールのminiルールによってより
小さい方のメンバシップ値を選択する。
As shown in FIG. 5, the antecedent membership value calculation unit for generating the membership value in the antecedent part calculates the membership value in the antecedent part in order to output the inference result for each rule according to each inference rule. It has a membership function generator for calculating. Since each antecedent part membership value operation part is provided for each rule, a total of seven are provided. FIG. 9 shows an antecedent part operation unit for obtaining a specific antecedent part membership value. As shown in the figure,
It has membership function generators 50 and 51, and a label NS corresponding to the temperature V1 and a label PS corresponding to the temperature V2 are input to each membership function generator. Membership function generator
When this label is input, 50 and 51 generate a basic membership function corresponding to the label. The scale changing circuits 52 and 53 provide the input signals V1 and V2 in response to (for example, in proportion to) the scale signals SV1 and SV2 with respect to the input signals V1 and V2.
By changing the level of V2, a signal corresponding to the proportion (%) of the antecedent scale is generated. In other words, the scale change circuits 52 and 53 convert the input signals V1 and V2 to the scale signal SV.
1. Normalize to a predetermined scale by SV2. The antecedent AND circuit 54 selects a smaller membership value according to the mini rule of the mini-max rule.

後件部演算部は第10図に示すように各ルール毎の前件
部の小さい方のメンバシップ値X1〜X7に対応するラベル
ZR,NS・・・PBが後件部基本メンバシップ関数発生器60,
61・・・62に入力される。後件部論理積回路63,64・・
・65は各メンバシップ関数発生器60,61・・・62で出力
されるメンバシップ値X1,X2・・・Xnにより頭切りを行
い(論理積をとり)台形部を推論結果として出力する。
論理和回路66はmini−maxルールのmaxルールを演算する
部分であり、各台形出力(推論結果)を論理和し、確定
値演算回路67は論理和された領域の重心位置を求める。
この確定値は後件部スケールにおける割合(%)として
求められる。スケール変更回路68はこの「割合」として
求められた確定値と後件部スケール信号SDとによって制
御量Yを出力する。
The consequent part operation part is a label corresponding to the smaller membership value X1 to X7 of the antecedent part for each rule as shown in FIG.
ZR, NS ... PB is the consequent part basic membership function generator 60,
61 ... 62 are input. Consequent part AND circuit 63, 64 ...
Numeral 65 truncates the head based on the membership values X1, X2,... Xn output from the membership function generators 60, 61,.
The logical sum circuit 66 is a part for calculating the max rule of the mini-max rule. The logical sum of each trapezoidal output (inference result) is obtained, and the determinate value calculating circuit 67 obtains the position of the center of gravity of the logically summed area.
This final value is obtained as a ratio (%) on the consequent part scale. The scale changing circuit 68 outputs the control amount Y based on the final value obtained as the “ratio” and the consequent part scale signal SD.

以上に示した実施例では入力信号の大きさの履歴から
ファジィ推論を行うことによって前件部スケールを決定
したが、各入力変数間で相関のない場合には、ファジィ
推論以外の方法によっても決定することができる。
In the embodiment described above, the antecedent scale was determined by performing fuzzy inference from the history of the magnitude of the input signal.However, when there is no correlation between the input variables, determination using a method other than fuzzy inference is performed. can do.

例えば入力信号の過去nサンプリング回の中で絶対値
の最も大きな値が前件部スケールの60%になるように前
件部スケールを設定する。ただし、今回の入力が前回の
スケールより大きいときには今回の入力がスケールの10
0%になるようにする。これはたとえば第4図において
tをサンプリング周期とし、Tを過去nサンプリング回
の期間とした場合に相当する これを式で表せば次のようになる。
For example, the antecedent scale is set so that the largest value of the absolute value among the past n sampling times of the input signal is 60% of the antecedent scale. However, if the current input is larger than the previous scale,
Set to 0%. This corresponds to, for example, a case where t is a sampling period in FIG. 4 and T is a period of the past n sampling times. This is expressed by the following equation.

このように前件部のスケールを決定することにより、
制御系が整定している最中は徐々にスケールが狭くな
り、設定値近傍で細かい判断・制御ができるようにな
る。また、外乱や特性変動などにより状態が大きく変化
したときには、スケールがそれに伴い急激に広くなり、
充分な対応が可能となる。
By determining the scale of the antecedent part in this way,
While the control system is settling, the scale gradually narrows, and fine judgment and control can be performed near the set value. Also, when the state changes greatly due to disturbances or characteristic fluctuations, the scale rapidly increases with that,
Sufficient response is possible.

また、実施例では前件部スケールを基にファジィ推論
することによって後件部のスケールを決定した例であっ
たが、対象にある程度の線形性が認められる場合には他
の方法によっても可能である。
In the embodiment, the scale of the consequent part is determined by fuzzy inference based on the scale of the antecedent part. However, if the object has a certain degree of linearity, other methods are possible. is there.

例えば前件部スケールの初期設定値に対する現在値の
割合の平均を取り、後件部スケールの初期設定値に対す
る割合にする。
For example, the average of the ratio of the current value to the initial setting value of the antecedent part scale is taken, and the average is set to the ratio to the initial setting value of the consequent part scale.

これを式で表せば次のようになる。 This can be expressed by the following equation.

また、前件部スケールの初期設定値に対する現在値の
割合の加重平均をとり、後件部スケールの初期値に対す
る割合として定めることもできる。これを式に表せば次
のようになる。
In addition, a weighted average of the ratio of the current value to the initial setting value of the antecedent part scale may be obtained and determined as the ratio to the initial value of the consequent part scale. This can be expressed as follows.

なお、実施例では前件部メンバシップ値を求める方法
として、前件部スケール信号に基づいて入力信号に対し
てそのレベル変動を与えるようにしたが、前件部スケー
ル信号に従って逆に前件部基本メンバシップ関数の変数
軸を制御することによって前件部スケールを変更するこ
とも可能である。
In the embodiment, as a method of calculating the antecedent part membership value, the level fluctuation is given to the input signal based on the antecedent part scale signal. It is also possible to change the antecedent scale by controlling the variable axis of the basic membership function.

また、実施例では後件部スケール信号に基づいて確定
値に対してそのレベルを変動させる例であったが、逆に
後件部基本メンバシップ関数の変数軸を後件部スケール
信号に基づいて変動させるようにしてもよい。
Further, in the embodiment, the level is changed with respect to the final value based on the consequent part scale signal. Conversely, the variable axis of the consequent part basic membership function is changed based on the consequent part scale signal. You may make it fluctuate.

(h)発明の効果 請求項(1)及び(6)に記載した発明によれば、過
去所定時間の間の入力信号の履歴により前件部のスケー
ルを決定し、前件部のスケールから後件部のスケールを
決定するようにしたため、知識を設定する際に、基本と
なるメンバシップ関数およびルールを設定しておくだけ
で状況に応じた知識を自動的に再構成することができ、
多数のルールやメンバシップ関数を用いる必要がないた
め、装置全体を小型化できる。
(H) Effects of the Invention According to the invention described in claims (1) and (6), the scale of the antecedent part is determined based on the history of the input signal during the past predetermined time, and the scale of the antecedent part is determined from the scale of the antecedent part. Because the scale of the subject is determined, when setting the knowledge, it is possible to automatically reconfigure the knowledge according to the situation simply by setting the basic membership functions and rules,
Since it is not necessary to use a large number of rules and membership functions, the entire device can be downsized.

請求項(2)、(3)および(7)に記載した発明に
よれば、状況に応じて自動的にメンバシップ関数が修正
されて使用されるため、記憶すべきメンバシップ関数の
数を少なくすることができる。
According to the inventions described in claims (2), (3) and (7), the membership function is automatically corrected and used according to the situation, so that the number of membership functions to be stored is reduced. can do.

請求項(4)及び(5)に記載した発明によれば、前
件部のスケールと後件部のスケールとを決定する段階で
ファジィ推論を用いることにより、知識を階層化するこ
とができ、高次の知識としてより自然に表現することが
でき、制御系性能の設定および調整が容易になる。
According to the invention described in claims (4) and (5), knowledge can be hierarchized by using fuzzy inference at the stage of determining the scale of the antecedent part and the scale of the consequent part, It can be expressed more naturally as higher-order knowledge, and setting and adjustment of control system performance becomes easier.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はこの発明の構成例を示すブロック図である。第
2図および第3図はこの発明に係る基本メンバシップ関
数の例を示す図である。第4図および第5図はこの発明
の作用を説明するプロセス制御系の応答例およびファジ
ィ推論ルールを示す図である。第6図および第7図はこ
の発明に係る前件部スケール決定手段と後件部スケール
決定手段に相当する制御部のブロック図およびその処理
手順を表すフローチャートである。第8図は同実施例に
係る後件部スケールを決定する際に用いるファジィ推論
ルールを示す図である。第9図および第10図は前件部演
算部および後件部演算部の例を示すブロック図である。 50,51……前件部基本メンバシップ関数発生器、 60〜62……後件部基本メンバシップ関数発生器、 SV1,SV2……前件部スケール信号、 SD……後件部(操作量)スケール信号。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of the present invention. 2 and 3 are diagrams showing examples of the basic membership function according to the present invention. FIG. 4 and FIG. 5 are diagrams showing a response example and a fuzzy inference rule of the process control system for explaining the operation of the present invention. 6 and 7 are a block diagram of a control unit corresponding to the antecedent part scale determining means and the consequent part scale determining means according to the present invention, and a flowchart showing the processing procedure thereof. FIG. 8 is a diagram showing a fuzzy inference rule used when determining the consequent part scale according to the embodiment. FIG. 9 and FIG. 10 are block diagrams showing examples of the antecedent operation unit and the consequent operation unit. 50,51… Antecedent basic membership function generator, 60 to 62… Consequence basic membership function generator, SV1, SV2… Antecedent scale signal, SD… ) Scale signal.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G06F 9/44 G05B 13/02──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G06F 9/44 G05B 13/02

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】入力信号ごとに基本となる前件部基本メン
バシップ関数を発生する前件部基本メンバシップ関数発
生手段と、 過去所定時間の間の入力信号の履歴に応じて前件部基本
メンバシップ関数の変数軸のスケールまたは前件部基本
メンバシップ関数に対する入力信号のスケールを決定す
る前件部スケール決定手段と、 前件部基本メンバシップ関数、前件部スケール及び入力
信号に基づいて前件部メンバシップ値を求める前件部メ
ンバシップ値演算手段と、 入力信号ごとに基本となる後件部基本メンバシップ関数
を発生する後件部基本メンバシップ関数発生手段と、 前件部スケールに基づいて後件部基本メンバシップ関数
の変数軸のスケールまたは確定値のスケールを決定する
後件部スケール決定手段と、 後件部基本メンバシップ関数、後件部スケール及び前件
部メンバシップ値に基づいて確定値を求めるファジィ関
係演算部と、 を備えたファジィ推論装置。
1. An antecedent part basic membership function generating means for generating an antecedent part basic membership function for each input signal, and an antecedent part basic function according to a history of the input signal during a predetermined past time. Antecedent scale determining means for determining the scale of the variable axis of the membership function or the input signal to the antecedent basic membership function; and based on the antecedent basic membership function, antecedent scale and the input signal. Antecedent part membership value calculating means for obtaining antecedent part membership value; consequent part basic membership function generating means for generating a basic consequent part basic membership function for each input signal; antecedent part scale Consequent part scale determining means for determining the scale of the variable axis or the scale of the final value of the consequent part basic membership function based on the consequent part basic membership function Fuzzy inference apparatus comprising a fuzzy relation computing section for obtaining the determined value based on the consequent scale and antecedent membership values, the.
【請求項2】入力信号ごとに基本となる前件部基本メン
バシップ関数を発生する前件部基本メンバシップ関数発
生手段と、 過去所定時間の間の入力信号の履歴に応じて前件部基本
メンバシップ関数の変数軸のスケールまたは前件部基本
メンバシップ関数に対する入力信号のスケールを決定す
る前件部スケール決定手段と、 前件部基本メンバシップ関数、前件部スケール及び入力
信号に基づいて前件部メンバシップ値を求める前件部メ
ンバシップ値演算手段と、 を備えた前件部メンバシップ関数処理装置。
2. An antecedent part basic membership function generating means for generating an antecedent part basic membership function for each input signal, and an antecedent part basic function in accordance with a history of the input signal during a predetermined time in the past. Antecedent scale determining means for determining the scale of the variable axis of the membership function or the input signal to the antecedent basic membership function; and based on the antecedent basic membership function, antecedent scale and the input signal. An antecedent part membership value processing means for obtaining an antecedent part membership value;
【請求項3】入力信号ごとに基本となる前件部基本メン
バシップ関数を発生する前件部基本メンバシップ関数発
生手段と、 過去所定時間の間の入力信号の履歴に応じて前件部基本
メンバシップ関数の変数軸のスケールまたは前件部基本
メンバシップ関数に対する入力信号のスケールを決定す
る前件部スケール決定手段と、 入力信号ごとに基本となる後件部基本メンバシップ関数
を発生する後件部基本メンバシップ関数発生手段と、 前件部スケールに基づいて後件部基本メンバシップ関数
の変数軸のスケールまたは確定値のスケールを決定する
後件部スケール決定手段と、 後件部基本メンバシップ関数、後件部スケール及び前件
部メンバシップ値に基づいて確定値を求めるファジィ関
係演算部と、 を備えた後件部メンバシップ関数処理装置。
3. An antecedent part basic membership function generating means for generating an antecedent part basic membership function for each input signal; and an antecedent part basic function according to a history of the input signal during a predetermined time in the past. An antecedent scale determining means for determining the scale of the variable axis of the membership function or the input signal to the antecedent basic membership function, and after generating the consequent basic membership function as a basis for each input signal Consequence part membership function generation means, Consequence part scale determination means for determining the scale of the variable axis or fixed value scale of the consequent part basic membership function based on the antecedent part scale, Consequence part basic member A fuzzy relation operation unit for obtaining a definite value based on the ship function, the consequent part scale and the antecedent part membership value;
【請求項4】前件部スケール決定手段を、過去所定時間
の間の入力信号の履歴からファジィ推論を行って前件部
スケールを決定するファジィ推論手段により構成した請
求項(1)記載のファジィ推論装置。
4. The fuzzy inference means according to claim 1, wherein said antecedent scale determining means is constituted by fuzzy inference means for performing fuzzy inference from a history of input signals during a predetermined time in the past to determine an antecedent scale. Inference device.
【請求項5】前件部スケール決定手段を、過去所定時間
の間の入力信号の履歴からファジィ推論を行って前件部
スケールを決定するファジィ推論手段により構成した請
求項(2)記載の前件部メンバシップ関数処理装置。
5. An antecedent part scale determining means comprising fuzzy inference means for performing fuzzy inference from a history of input signals during a predetermined time in the past to determine an antecedent part scale. Case part membership function processing unit.
【請求項6】入力信号ごとに基本となる前件部基本メン
バシップ関数の変数軸のスケールまたは前件部基本メン
バシップ関数に対する入力信号のスケールを、過去所定
時間の間の入力信号の履歴に応じて決定した後、 前件部基本メンバシップ関数、前件部スケール及び入力
信号に基づいて前件部メンバシップ値を求め、 一方、入力信号ごとに基本となる後件部基本メンバシッ
プ関数の変数軸のスケールまたは確定値のスケールを、
前件部スケールに基づいて決定し、 後件部基本メンバシップ関数、後件部スケール及び前件
部メンバシップ値に基づいて確定値を求めることを特徴
とするファジィ推論方法。
6. A scale of a variable axis of an antecedent part basic membership function or an input signal scale for an antecedent part basic membership function for each input signal is stored in a history of the input signal during a predetermined time in the past. Then, the antecedent part membership value is determined based on the antecedent part basic membership function, antecedent part scale, and input signal. Change the scale of the variable axis or the scale of the confirmed value.
A fuzzy inference method which is determined based on an antecedent scale and obtains a final value based on a consequent basic membership function, a consequent scale and an antecedent membership value.
【請求項7】入力信号ごとに基本となる前件部基本メン
バシップ関数の変数軸のスケールまたは前件部基本メン
バシップ関数に対する入力信号のスケールを、過去所定
時間の間の入力信号に履歴に応じて決定し、 次いで、前件部基本メンバシップ関数、前件部スケール
及び入力信号に基づいて前件部メンバシップ値を求める
ことを特徴とする前件部メンバシップ関数処理方法。
7. A scale of a variable axis of an antecedent part basic membership function or an input signal scale to an antecedent part basic membership function for each input signal is stored in an input signal for a past predetermined time as a history. And determining an antecedent membership value based on an antecedent basic membership function, an antecedent scale and an input signal.
JP1091296A 1989-04-10 1989-04-10 Fuzzy inference apparatus, antecedent part membership function processing apparatus, consequent part membership function processing apparatus, fuzzy inference method, antecedent part membership function processing method, and consequent part membership function processing method Expired - Lifetime JP2767603B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1091296A JP2767603B2 (en) 1989-04-10 1989-04-10 Fuzzy inference apparatus, antecedent part membership function processing apparatus, consequent part membership function processing apparatus, fuzzy inference method, antecedent part membership function processing method, and consequent part membership function processing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1091296A JP2767603B2 (en) 1989-04-10 1989-04-10 Fuzzy inference apparatus, antecedent part membership function processing apparatus, consequent part membership function processing apparatus, fuzzy inference method, antecedent part membership function processing method, and consequent part membership function processing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02268331A JPH02268331A (en) 1990-11-02
JP2767603B2 true JP2767603B2 (en) 1998-06-18

Family

ID=14022508

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1091296A Expired - Lifetime JP2767603B2 (en) 1989-04-10 1989-04-10 Fuzzy inference apparatus, antecedent part membership function processing apparatus, consequent part membership function processing apparatus, fuzzy inference method, antecedent part membership function processing method, and consequent part membership function processing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2767603B2 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
計測制御学会論文誌 Vol.24,No.2(1987−2)P.85−91

Also Published As

Publication number Publication date
JPH02268331A (en) 1990-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3131919B2 (en) Applied voltage fuzzy control process and device for asynchronous three-phase electric motor
JP2007500379A (en) Software optimization device for intelligent control system
CN119717957A (en) Self-adaptive temperature control method and device
JP2767603B2 (en) Fuzzy inference apparatus, antecedent part membership function processing apparatus, consequent part membership function processing apparatus, fuzzy inference method, antecedent part membership function processing method, and consequent part membership function processing method
JP2536182B2 (en) Fuzzy controller, fuzzy inference device, fuzzy mail management device, fuzzy control method, fuzzy inference method and fuzzy mail management method
Khan et al. Simple output-feedback 2-sliding controller for systems of relative degree two
EP0422809B1 (en) Adaptive apparatus
JPH0713768A (en) Continuous logic computation system and its usage method
Butz Learning bang-bang regulators
JP2756170B2 (en) Neural network learning circuit
Rojas et al. Analysis and electronic implementation of a fuzzy system for the control of a liquid tank
Chiu et al. A fuzzy logic programming environment for real-time control
JPH04268601A (en) Feedback controller
JP2828768B2 (en) Fuzzy knowledge construction device
JP2531528B2 (en) Fuzzy arithmetic estimation method of auto tuning controller
JPH0934503A (en) Adjustment method for pid controller
US5546501A (en) Defuzzification system for shifting and scaling centroid values
JPH0439703A (en) Fuzzy controller and fuzzy control data writing device
CN120879624A (en) Dynamic voltage restorer optimization method and system based on fuzzy control
JP3149555B2 (en) Purpose converter for system design
JP2532610B2 (en) Program control target value generator
Khoei et al. Speed control of a dc motor using a new fuzzy controller
JPH0293827A (en) Fuzzy inference device
JP2701501B2 (en) Smoothing device
CN113539228A (en) Noise reduction parameter determination method and device, active noise reduction method and device