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JP3184388B2 - Time series data generator - Google Patents
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JP3184388B2 - Time series data generator - Google Patents

Time series data generator

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JP3184388B2
JP3184388B2 JP32489193A JP32489193A JP3184388B2 JP 3184388 B2 JP3184388 B2 JP 3184388B2 JP 32489193 A JP32489193 A JP 32489193A JP 32489193 A JP32489193 A JP 32489193A JP 3184388 B2 JP3184388 B2 JP 3184388B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、時系列データを生成す
るための装置に関し、詳しくは、所望の特性に極力近づ
けた特性を示す時系列データを生成するための技術に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for generating time-series data, and more particularly to a technique for generating time-series data indicating characteristics as close as possible to desired characteristics.

【0002】[0002]

【従来の技術】高原に吹く風のように人間が心地よいと
感じる自然風には、「ゆらぎ」がある。従来より、この
「ゆらぎ」を扇風機やエアコン等の風速設定や温度設定
等において実現することが試みられている。一般に、自
然界における風速や温度等の時系列の周波数成分は、い
わゆる「1/fゆらぎ」の特性を示すことが知られてい
る。そして、扇風機やエアコン等の風速設定または温度
設定において、一定の風速または一定の温度になるよう
に制御するよりも、1/fゆらぎでもって風速または温
度を制御するほうが、人間にとって快適であることがわ
かっている。
2. Description of the Related Art A natural wind that a human feels comfortable like a wind blowing on a plateau includes "fluctuation". Heretofore, attempts have been made to realize this "fluctuation" by setting the wind speed and temperature of a fan, an air conditioner, and the like. In general, it is known that time-series frequency components such as wind speed and temperature in the natural world exhibit so-called “1 / f fluctuation” characteristics. It is more comfortable for humans to control the wind speed or temperature with 1 / f fluctuations than to control the wind speed or temperature at a fan or air conditioner, etc., at a constant wind speed or constant temperature. I know.

【0003】このような1/fゆらぎを工学的に実現す
るための従来例として、たとえば、後述するような時系
列データ生成装置がある。この装置は、カオス理論を応
用してゆらぎを持った時系列データを生成するものであ
る。装置は、変換関数として式(1)を用いる。
[0003] As a conventional example for engineeringly realizing such 1 / f fluctuation, there is, for example, a time-series data generation device as described later. This device generates time-series data with fluctuations by applying chaos theory. The device uses equation (1) as the conversion function.

【0004】[0004]

【数1】 xn+1 =2(xn 2 +xn (0<xn ≦0.5) 2xn −1 (0.5<xn <1) …(1) この装置は、適当な初期値x0 (0<x0 <1)を入力
して出力値x1 を求め、このx1 を次の入力値として出
力値x2 を求めるというように、前回の出力を入力して
今回の出力を求める処理を繰返すことにより、1/fゆ
らぎ特性を示す時系列データxn を生成する。この装置
が生成した時系列データの一例を図4に示す。同図にお
いて、横軸により時間の遷移を表わし、縦軸により出力
値の大きさを表している。また、比較例として自然風の
データを図5に示す。図5における縦軸は風速値の大き
さを表している。
X n + 1 = 2 (x n ) 2 + x n (0 <x n ≦ 0.5) 2x n −1 (0.5 <x n <1) (1) Input the previous output, such as inputting an initial value x 0 (0 <x 0 <1) to obtain an output value x 1 , and using this x 1 as a next input value to obtain an output value x 2. By repeating the process for obtaining the current output, time series data xn showing 1 / f fluctuation characteristics is generated. FIG. 4 shows an example of the time-series data generated by this device. In the drawing, the horizontal axis represents the transition of time, and the vertical axis represents the magnitude of the output value. FIG. 5 shows natural wind data as a comparative example. The vertical axis in FIG. 5 represents the magnitude of the wind speed value.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述した時系列データ
生成装置を用いて生成したデータの周波数成分は、1/
fゆらぎ特性を示す。しかしながら、図4と図5とを比
較すればわかるように、出力された時系列データの位相
は、自然風の風速値の位相とはかなり異なっている。時
系列データの周波数成分が1/fゆらぎ特性を示してい
る場合であっても、その位相特性が自然風のものとは異
なっている場合には、データを用いて制御された扇風機
やエアコン等によって発生された人工風は、人間に十分
な快適感を与えることができない。そこで、現在は、自
然界における風速や温度の特徴である1/fゆらぎ特性
を有し、しかも、位相が自然界のものと類似した時系列
データを生成するための技術が待望されている。
The frequency component of data generated using the above-described time-series data generation device is 1 /
f shows fluctuation characteristics. However, as can be seen by comparing FIGS. 4 and 5, the phase of the output time-series data is significantly different from the phase of the wind speed value of the natural wind. Even when the frequency component of the time-series data shows the 1 / f fluctuation characteristic, if the phase characteristic is different from that of the natural wind, a fan or an air conditioner controlled using the data is used. Artificial wind generated by the human being cannot provide sufficient comfort to humans. Therefore, a technology for generating time-series data having a 1 / f fluctuation characteristic, which is a characteristic of wind speed and temperature in the natural world, and having a phase similar to that of the natural world is now desired.

【0006】さらに、自然界の風速や温度などを工学的
に実現する上での妨げとなるものに、データ処理におけ
る精度上の問題がある。一般に、上記式(1)の変換関
数はプログラム化され、時系列データ生成装置に含まれ
るコンピュータシステムにより実行される。このコンピ
ュータシステムの計算精度が高い場合には、順次生成さ
れるデータにおいて同じデータが繰返し出力されること
のない区間を長くすることができる。しかしながら、計
算精度が低い場合には、「桁落ち」等が発生し、時系列
データを生成している途中で、以前に入力した値と同じ
値の入力データが、比較的短い期間の後、生ずることが
ある。その場合には、その時点以降に出力される時系列
データは、以前に出力された時系列データの繰返しとな
ってしまう。このように、データの繰返しが発生する
と、時系列データ生成装置に備えられたデータ変換機能
が十分に発揮されず、出力データの特性が、理論上求め
られるものとは異なる場合がある。
Further, there is a problem in accuracy in data processing that hinders the engineering realization of the wind speed and temperature in the natural world. Generally, the conversion function of equation (1) is programmed and executed by a computer system included in the time-series data generation device. When the calculation accuracy of the computer system is high, a section in which the same data is not repeatedly output can be lengthened in the sequentially generated data. However, when the calculation accuracy is low, “digit loss” occurs, and during the generation of the time-series data, the input data having the same value as the previously input value is generated after a relatively short period. May occur. In that case, the time-series data output after that point is a repetition of the previously output time-series data. As described above, when data repetition occurs, the data conversion function provided in the time-series data generation device is not sufficiently performed, and the characteristics of the output data may be different from those theoretically required.

【0007】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、その目的は、所望の特性に極
力近づけた特性を示す時系列データを生成することが可
能な時系列データ生成装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide time-series data capable of generating time-series data indicating characteristics as close as possible to desired characteristics. It is to provide a generating device.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項1記載の発明は、自然風のゆらぎ特性を学
習済のニューラルネットワークを用いて、入力されたデ
ータを変換して出力データを生成する第1の生成手段
と、時系列データを生成する第2の生成手段と、第1の
生成手段から出力されたデータと第2の生成手段から出
力されたデータとに基づいて第1の生成手段に与えるデ
ータを生成する第3の生成手段とを備え、第1の生成手
段から出力されるデータは時系列データを形成し、第2
の生成手段は、データを格納するための記憶手段と、記
憶手段から読出したデータを、カオス値を生成する関
用いて変換するための変換手段とを含み、変換手段か
らの出力データを第2の時系列データとして出力すると
ともに記憶手段に格納することを特徴とする時系列デー
タ生成装置である。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 1 is for learning the fluctuation characteristics of natural wind.
Using a neural network習済, a first generating means to convert the input data to generate output data, the second generating means for generating time-series data, the output from the first generation means It is provided with data and third generating means for generating data to be supplied to the first generating means based on the output data from the second generation means, when data is output from the first generation means Forming the series data, the second
Generating means includes storage means for storing data, the data read from the storage means, functions to generate the chaotic value
And a converting means for converting using a series data generating device when and storing in conjunction with the storage means outputs the output data from the conversion means as the second time series data.

【0009】請求項2記載の発明は、請求項1記載の時
系列データ生成装置であって、第1の生成手段は、自然
風のゆらぎ特性を学習済のニューラルネットワークを含
む。
The invention described in claim 2 is the same as the invention described in claim 1
A sequence data generation device, wherein the first generation means is a natural data generation device.
Includes a neural network that has learned the wind fluctuation characteristics.
No.

【0010】[0010]

【0011】[0011]

【0012】[0012]

【作用】請求項1記載の構成により、ニューラルネット
ワークが自然風のゆらぎ特性を学習済であり、第1の生
成手段に初期の入力データが入力されると、第1の生成
手段は、その初期入力データをニューラルネットワーク
により変換して出力データを生成する。第2の生成手段
は、時系列データを生成する。第3の生成手段は、第1
の生成手段から出力されたデータと第2の生成手段から
出力されたデータとに基づいて、次に第1の生成手段に
与えるデータを生成する。これらの一連の処理を通じて
第1の生成手段から出力されるデータ群は、時系列デー
タを形成する。また、第2の生成手段において、変換手
段が記憶手段から読出したデータを、カオス値を生成す
る関数を含んだ所定の関数を用いてカオス値に変換す
る。変換手段から出力されたカオス値は、時系列データ
として出力されるとともに、記憶手段に格納される。こ
の記憶手段に格納された時系列データは、変換手段によ
り読出される。これら一連の処理を繰返すことにより、
第2の生成手段は、時系列データを順次出力する。
According to the configuration of the first aspect, when the neural network has learned the fluctuation characteristics of the natural wind, and the initial input data is input to the first generating means, the first generating means starts the initial processing. The input data is converted by a neural network to generate output data. The second generation means generates time series data. The third generating means includes the first generating means.
Then, data to be given to the first generation unit is generated based on the data output from the generation unit and the data output from the second generation unit. A data group output from the first generation unit through a series of these processes forms time-series data. Further, the second generating means converts the data read from the storage means by the converting means into a chaotic value using a predetermined function including a function for generating a chaotic value. The chaos value output from the conversion means is output as time-series data and stored in the storage means. The time series data stored in the storage means is read out by the conversion means. By repeating these series of processes,
The second generation means sequentially outputs time-series data.

【0013】請求項2記載の構成により、第1の生成手
段は、入力されたデータを自然風のゆらぎ特性を学習し
たニューラルネットワークにより変換して出力データを
生成する。
According to the second aspect of the present invention, the first generating means is provided.
The stage learns the fluctuation characteristics of natural wind from the input data.
The output data is converted by the neural network
Generate.

【0014】[0014]

【0015】[0015]

【0016】[0016]

【実施例】以下に、本発明の一実施例について図面を参
照して説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0017】図1は、本実施例による時系列データ生成
装置の構成を示すブロック図である。時系列データ生成
装置(以下、単に「装置」という)1は、エアコン(図
示せず)の風速を制御するためのデータを生成する装置
である。装置1は、自然風の1/fゆらぎ特性を学習
し、現時点までのデータに基づいて次の時点における風
速値を予測可能に構成されたニューラルネットワークを
含む第1の変換部11を含む。さらに、装置1は、第1
の変換部11の入力データを記憶するための第1の記憶
部13と、第1の記憶部に格納するデータの初期値を記
憶するための第1の初期値記憶部15と、第1の変換部
11から出力されたデータを装置1の外部に出力するた
めの出力部17とを含む。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a time-series data generation device according to the present embodiment. The time-series data generation device (hereinafter simply referred to as “device”) 1 is a device that generates data for controlling the wind speed of an air conditioner (not shown). The device 1 includes a first conversion unit 11 including a neural network configured to learn a 1 / f fluctuation characteristic of a natural wind and predict a wind speed value at a next time based on data up to the current time. Further, the device 1 has a first
A first storage unit 13 for storing input data of the conversion unit 11, a first initial value storage unit 15 for storing an initial value of data to be stored in the first storage unit, An output unit 17 for outputting the data output from the conversion unit 11 to the outside of the device 1.

【0018】さらに、装置1は、入力されたデータを所
定の変換関数を用いて変換するための第2の変換部21
と、第2の変換部21の入力データを格納するための第
2の記憶部22と、第2の記憶部22に格納されるデー
タの初期値を記憶するための第2の初期値記憶部23と
を含む。第2の変換部21は、第2の記憶部22から読
出した入力データに基づいて出力データを生成する。第
2の変換部21からの出力は、その時点で第2の記憶部
22に格納されているデータに置き換えられる。これに
より、第2の変換部21は、前回の出力データを入力デ
ータとして次の出力データを生成する処理を繰返す。
The apparatus 1 further includes a second converter 21 for converting the input data using a predetermined conversion function.
A second storage unit 22 for storing input data of the second conversion unit 21; and a second initial value storage unit for storing an initial value of data stored in the second storage unit 22. 23. The second conversion unit 21 generates output data based on the input data read from the second storage unit 22. The output from the second conversion unit 21 is replaced with the data stored in the second storage unit 22 at that time. Thereby, the second conversion unit 21 repeats the process of generating the next output data using the previous output data as input data.

【0019】さらに装置1は、第2の変換部21からの
出力を所定の変換関数を用いて変換するための第3の変
換部31と、第1の変換部11からの出力に第3の変換
部31からの出力を加算して第1の記憶部13に格納さ
れているデータに置き換えるための加算部32とを含
む。
The apparatus 1 further includes a third converter 31 for converting the output from the second converter 21 using a predetermined conversion function, and a third converter for converting the output from the first converter 11 into a third. And an addition unit 32 for adding the output from the conversion unit 31 and replacing the output with data stored in the first storage unit 13.

【0020】第1の記憶部13は、4個の時系列データ
1 〜x4 を格納する。また、第1の初期値記憶部15
は、時系列データx1 〜x4 の初期値xI1〜xI4を記憶
している。装置1の外部から駆動指令信号が入力される
と、その入力信号に応答して第1の初期値記憶部15に
記憶されている初期値xI1〜xI4が第1の記憶部13に
送られる。第1の変換部11は、第1の記憶部13に格
納されている初期データxI1〜xI4を読出し、それを入
力データとして、後述するニューラルネットワークを用
いた処理により、出力データzを出力する。
The first storage unit 13 stores four time-series data x 1 to x 4 . Also, the first initial value storage unit 15
Stores the initial value x I1 ~x I4 time series data x 1 ~x 4. When a drive command signal is input from outside the device 1, the initial values x I1 to x I4 stored in the first initial value storage unit 15 are sent to the first storage unit 13 in response to the input signal. Can be First converting section 11 reads the initial data x I1 ~x I4 stored in the first storage unit 13, as input data it, by treatment with a neural network, which will be described later, outputs the output data z I do.

【0021】第1の変換部11から出力されたデータ
は、出力部17を介して外部に出力されるとともに、加
算部32に送られる。加算部32は、第1の変換部11
からの出力データに第3の変換部31からの出力データ
w(後述)を加算して新たなデータを生成し、そのデー
タを第1の記憶部13に格納されているデータに置き換
える。これにより、第1の変換部11は、前回出力した
データに第3の変換部31からの出力データを加算した
データを入力データとして次回の出力データを生成する
処理を繰返す。この繰返し処理によって生成されるデー
タ群は、時系列データを形成する。
The data output from the first conversion unit 11 is output to the outside via the output unit 17 and sent to the addition unit 32. The adding unit 32 includes the first converting unit 11
The output data w (described later) from the third conversion unit 31 is added to the output data from, to generate new data, and the data is replaced with the data stored in the first storage unit 13. As a result, the first conversion unit 11 repeats the process of generating the next output data using the data obtained by adding the output data from the third conversion unit 31 to the previously output data as input data. The data group generated by this repetitive processing forms time-series data.

【0022】図2は、第1の変換部13に含まれるニュ
ーラルネットワークの構成を示す模式図である。ニュー
ラルネットワーク41は、入力層51と、中間層53
と、出力層55とを含む。入力層51は、4つの入力ユ
ニット61a〜61dで構成され、中間層53は、3つ
の中間ユニット63a〜63cで構成され、出力層55
は、1つの出力ユニット65で構成されている。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the neural network included in the first conversion unit 13. The neural network 41 includes an input layer 51 and an intermediate layer 53.
And an output layer 55. The input layer 51 is composed of four input units 61a to 61d, the intermediate layer 53 is composed of three intermediate units 63a to 63c, and the output layer 55
Is composed of one output unit 65.

【0023】ニューラルネットワーク41の学習方法を
説明する。例として、上記図5に示した自然風の風速値
を学習する場合を示す。図5に示した時系列データをv
(t)とする。ニューラルネットワーク41の入力ユニ
ット61a〜61dに、それぞれv(t−3),v(t
−2),v(t−1),v(t)を入力する。さらに、
ニューラルネットワーク41に教師データとしてv(t
+1)を与え、一般に知られている「誤差逆伝搬法」に
よりニューラルネットワーク41に風速値についての学
習を行なわせる。
A method of learning the neural network 41 will be described. As an example, a case where the wind speed value of the natural wind shown in FIG. 5 is learned will be described. The time series data shown in FIG.
(T). The input units 61a to 61d of the neural network 41 receive v (t−3) and v (t
-2), v (t-1) and v (t) are input. further,
The neural network 41 sends v (t
+1), and the neural network 41 learns the wind speed value by the generally known “error back propagation method”.

【0024】このようにして、あらゆる時点におけるデ
ータを学習したニューラルネットワーク41は、現時点
までのデータに基づいて次の時点の風速値を予測するこ
とが可能なシステムとなる。そして、このニューラルネ
ットワーク41を用いることにより、現時点の入力に対
する出力値を入力側にフィードバックして、学習した時
系列データを近似的に求めることができる。
In this way, the neural network 41 that has learned the data at all points in time becomes a system capable of predicting the wind speed value at the next point in time based on the data up to this point. Then, by using the neural network 41, the output value with respect to the current input is fed back to the input side, and the learned time-series data can be approximately obtained.

【0025】たとえば、図1において、第1の記憶部1
3に格納されているx1 〜x4 を図2に示した入力ユニ
ット61a〜61dにそれぞれ入力し、中間層53を介
して、出力層55の出力ユニット65から出力データz
が出力される。
For example, in FIG. 1, the first storage unit 1
The x 1 ~x 4 stored in the 3 inputs to the input unit 61a~61d shown in FIG. 2, through the intermediate layer 53, the output data z from the output unit 65 of the output layer 55
Is output.

【0026】次に、加算部32において第1の変換部1
1からの出力データzに加算される加算値wについて説
明する。加算値wは、上述したように第2の変換部21
からの出力を第3の変換部31により変換出力したデー
タである。下記の式(2)は、第2の変換部21におい
て用いられる変換関数である。
Next, the first conversion unit 1
The added value w added to the output data z from 1 will be described. The addition value w is calculated by the second conversion unit 21 as described above.
Is the data converted and output by the third conversion unit 31 from the output from. Equation (2) below is a conversion function used in the second conversion unit 21.

【0027】[0027]

【数2】yn+1 =4*yn (1−yn )…(2) 第2の記憶部22には、式(2)におけるyn のデータ
が格納される。また、第2の初期値記憶部23には、y
n の初期値yI が格納されている。外部からの駆動指令
信号が入力されると、その入力信号に応答して第2の初
期値記憶部23に格納されている初期とyI が第2の記
憶部22にyn として入力される。第2の変換部21
は、第2の記憶部22のデータyn を読出し、式(2)
の演算を行なって出力データyn+1 を求める。なお、第
2の初期値記憶部23に格納されている初期値yI の範
囲は、0<yI <1である。
In Equation 2] y n + 1 = 4 * y n (1-y n) ... (2) the second storage unit 22, data y n in the formula (2) is stored. The second initial value storage unit 23 stores y
n Initial value y I is stored in. When the drive command signal is inputted from the outside, the initial and y I stored in response to the input signal to the second initial value storage 23 is input to the second storage unit 22 as y n . Second converter 21
Reads data y n of the second storage unit 22, Equation (2)
To obtain output data y n + 1 . The range of the initial values y I stored in the second initial value storage 23 is a 0 <y I <1.

【0028】第2の変換部21からの出力データyn+1
は、第3の変換部31に送られるとともに、第2の記憶
部22に次回の変換処理の入力データyn として格納さ
れる。これにより、第2の変換部21は、式(2)の変
換処理を繰返して、順次、データyn+1 を出力する。
Output data y n + 1 from the second converter 21
, Together they are sent to the third converter 31 is stored in the second storage unit 22 as input data y n of the next conversion. Thereby, the second conversion unit 21 repeats the conversion processing of the equation (2) and sequentially outputs data yn + 1 .

【0029】データyn+1 群が形成する時系列データ
は、「カオス」的なデータであることが知られている。
ここでいうカオスとは、データの集合が、決定論的な仕
組みでは、予測がつかないような多様性を持っているこ
とをいう。なお、第2の変換部21において用いる変換
関数の式は、上記式(2)に限られるものではなく、カ
オス的なデータを発生する他の変換式であってもよい。
It is known that the time series data formed by the data yn + 1 group is "chaotic" data.
Here, chaos means that a set of data has such a variety that it cannot be predicted by a deterministic mechanism. The expression of the conversion function used in the second conversion unit 21 is not limited to the expression (2), and may be another conversion expression that generates chaotic data.

【0030】[0030]

【数3】w=c*yn+1 …(3) 式(3)は、第3の変換部31において用いられる変換
関数である。cは定数であり、本実施例ではc=0.2
5とする。第3の変換部31は、第2の変換部21から
出力されたデータyn+1 を式(3)の変換式により変換
して出力データwを出力する。このように、出力データ
wは、データyn+1 に一定の値を乗じた値であり、デー
タyn+1 と同様にカオス的な時系列データを形成する。
なお、定数cの値は0.25に限られるものではなく、
zとyn+1 との関係に基づいて適切な値に設定すればよ
い。
W = c * y n + 1 (3) Expression (3) is a conversion function used in the third conversion unit 31. c is a constant, and in this embodiment, c = 0.2
5 is assumed. The third conversion unit 31 converts the data yn + 1 output from the second conversion unit 21 by the conversion formula of Expression (3) and outputs output data w. As described above, the output data w is a value obtained by multiplying the data y n + 1 by a constant value, and forms chaotic time-series data similarly to the data y n + 1 .
Note that the value of the constant c is not limited to 0.25,
An appropriate value may be set based on the relationship between z and yn + 1 .

【0031】加算部32は、第1の変換部11から出力
されたzに第3の変換部から出力されたwを加算し、こ
のz+wを第1の記憶部13に入力する。第1の記憶部
13は、その時点のx4 にx3 の値を置き換え、x3
2 の値を置き換え、x2 にx1 の値を置き換える。そ
して、x1 に入力されたz+wを置き換える。これによ
り、第1の記憶部13に格納されている時系列データx
1 〜x4 が次の入力データに更新される。
The adder 32 adds w output from the third converter to z output from the first converter 11, and inputs this z + w to the first storage 13. The first storage unit 13 replaces the value of x 3 to x 4 of that time, replace the value of x 2 in x 3, it replaces the value of x 1 to x 2. Then, replace the z + w, which is input to x 1. Thereby, the time-series data x stored in the first storage unit 13
1 ~x 4 is updated to the next input data.

【0032】このように、第1の変換部11から出力さ
れたzを直接第1の記憶部13に入力せずに加算部32
においてwを加算したデータを用いるのは、以下の理由
による。
As described above, the z output from the first conversion unit 11 is not directly input to the first storage unit 13 but the addition unit 32
The reason why the data to which w is added is used for the following reason.

【0033】第1の変換部11は、出力データを次回の
入力データとして処理を繰返すことにより、時系列デー
タを生成するように構成されている。しかしながら、第
1の変換部11に含まれるニューラルネットワーク41
(図2参照)のデータの精度によっては、出力データz
が以前に用いられた入力データの値と同一となることが
ある。入力データが同一であれば、その時点以降の出力
データは、すべて以前のデータの繰返しとなり、ニュー
ラルネットワーク41が学習した特性を十分に出力デー
タに反映できなくなってしまうことがある。
The first conversion unit 11 is configured to generate time-series data by repeating the processing using the output data as the next input data. However, the neural network 41 included in the first conversion unit 11
Depending on the accuracy of the data (see FIG. 2), the output data z
May be the same as the value of the input data used previously. If the input data is the same, all output data after that point will be a repetition of the previous data, and the characteristics learned by the neural network 41 may not be sufficiently reflected in the output data.

【0034】このような不具合を防止するために、本実
施例では、出力データzに加算値wを加算したデータを
用いて第1の記憶部13の入力データx1 〜x4 を更新
するようにした。この加算値wは、上述したように第2
の変換部21において式(2)を用いて生成されるカオ
ス的な時系列データyn+1 に一定の値を乗じた値であ
る。
In order to prevent such a problem, in the present embodiment, the input data x 1 to x 4 of the first storage unit 13 is updated using data obtained by adding the addition value w to the output data z. I made it. This addition value w is the second value as described above.
Is a value obtained by multiplying the chaotic time-series data y n + 1 generated by the conversion unit 21 using equation (2) by a certain value.

【0035】式(2)は、一般にロジスティック関数と
呼ばれ、無限の計算精度があれば、まったく繰返しのな
い時系列データを無限に生成することができるというこ
とが知られている。したがって、入力データz+wが、
以前に用いられたデータと同一となる頻度を極力低くす
ることができる。
Equation (2) is generally called a logistic function, and it is known that if there is infinite calculation accuracy, time-series data without any repetition can be generated indefinitely. Therefore, the input data z + w is
The frequency with which the same data as previously used can be minimized.

【0036】ただし実際上は計算精度が限られているの
で、時系列データを生成している途中で、以前に出現し
た値と同じ値が出現することがある。同じ値が出現する
と、それ以降に出力される時系列データは、以前に出力
されたデータの繰返しとなる。
However, in practice, since the calculation accuracy is limited, the same value as the value that appeared before may appear during the generation of the time-series data. When the same value appears, the time-series data output thereafter becomes a repetition of the previously output data.

【0037】ここで、繰返しのない時系列データの最大
個数と装置10の実用性との関係について述べる。たと
えば、式(2)を8bitの精度で演算した場合には、
繰返しのない時系列データを最大30個連続して生成す
ることができる。同様に、16bitの精度では、最大
262個であり、24bitの精度では7,000個以
上である。一方、第1の変換部11におけるニューラル
ネットワークの演算精度は、時系列データの繰返しがな
い最大データ個数に影響しない。
Here, the relationship between the maximum number of time-series data without repetition and the practicality of the apparatus 10 will be described. For example, when equation (2) is calculated with 8-bit precision,
Up to 30 time series data without repetition can be continuously generated. Similarly, the maximum number is 262 for 16-bit precision, and 7,000 or more for 24-bit precision. On the other hand, the calculation accuracy of the neural network in the first conversion unit 11 does not affect the maximum number of data without repetition of time-series data.

【0038】このようにして生成された時系列データを
出力部14を介して外部に出力し、エアコンの風速を制
御するデータとして、8秒当たり1データの値を用いる
場合を考える。上述したように24bit演算によれ
ば、繰返しのないデータが7,000個連続して生成で
きる。これは、約15時間分の制御データに相当するほ
どの多量なデータである。したがって、装置1から出力
されるデータの繰返しに起因する風速制御の周期性は、
ほとんど無視できる。
It is assumed that the time-series data generated in this way is output to the outside via the output unit 14, and one data value per 8 seconds is used as data for controlling the wind speed of the air conditioner. As described above, according to the 24-bit operation, 7,000 pieces of non-repeated data can be continuously generated. This is a large amount of data corresponding to about 15 hours of control data. Therefore, the periodicity of the wind speed control due to the repetition of the data output from the device 1 is as follows:
Almost negligible.

【0039】また、計算量の少ない第2の変換部21お
よび第3の変換部31の計算精度を十分高くすれば、計
算量の多い第1の変換部11の計算精度は低くてもよい
ので、装置10全体の計算量を、削減できる。
If the calculation accuracy of the second conversion unit 21 and the third conversion unit 31 with a small amount of calculation is sufficiently increased, the calculation accuracy of the first conversion unit 11 with a large calculation amount may be low. Thus, the calculation amount of the entire device 10 can be reduced.

【0040】図3は、装置1から出力される時系列デー
タの一例を示す特性図である。装置1から出力される時
系列データは、上述したようにニューラルネットワーク
41の学習により、自然界の1/fゆらぎ特性を示すよ
うに出力される。また、その位相は、上記図5に示した
自然風の風速値の位相と極めて類似しており、装置1か
ら出力される時系列データを用いてエアコンを制御する
ことにより、自然の風に極力近い人工風を発生させるこ
とが可能となる。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing an example of the time series data output from the device 1. The time-series data output from the device 1 is output so as to exhibit the 1 / f fluctuation characteristic of the natural world by learning of the neural network 41 as described above. Further, the phase is very similar to the phase of the wind speed value of the natural wind shown in FIG. 5, and by controlling the air conditioner using the time-series data output from the apparatus 1, the phase of the natural wind is minimized. It is possible to generate a near artificial wind.

【0041】前記第1の変換部11と第1の記憶部13
とにより、請求項記載の第1の生成手段が構成されてい
る。前記第2の変換部21と第2の記憶部22と第2の
初期値記憶部23とにより、請求項記載の第2の生成手
段が構成されている。前記第3の変換部31と加算部3
2とにより、請求項記載の第3の生成手段が構成されて
いる。
The first conversion section 11 and the first storage section 13
These form the first generating means described in the claims. The second conversion unit, the second storage unit 22, and the second initial value storage unit constitute a second generation unit according to the present invention. The third converter 31 and the adder 3
2 constitutes a third generating means described in the claims.

【0042】また、前記第2の記憶部22により、請求
項記載の記憶手段が構成されている。前記第2の変換部
21により、請求項記載の変換手段が構成されている。
前記式(2)に示す変換関数が、請求項記載の所定の関
数およびカオス値を生成する関数に対応する。
The second storage section 22 constitutes the storage means described in the claims. The second conversion unit 21 constitutes a conversion unit described in claims.
The conversion function shown in the expression (2) corresponds to the predetermined function and the function of generating a chaos value in the claims.

【0043】前記カオス的なデータが請求項記載のカオ
ス値に対応する。前記1/fゆらぎ特性が、請求項記載
の自然風のゆらぎ特性に対応する。
The chaotic data corresponds to a chaotic value described in the claims. The 1 / f fluctuation characteristic corresponds to the fluctuation characteristic of a natural wind described in the claims.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明によれば、第1の生成手段において入力されたデータ
、自然風のゆらぎ特性を学習済のニューラルネットワ
ークにより変換して出力する。この第1の生成手段から
出力されたデータと第2の生成手段から出力される時系
列データとに基づいて、次に第1の生成手段に与えるデ
ータを生成する。したがって、ニューラルネットワーク
が学習した自然風のゆざぎ特性を反映したデータを変換
出力するとともに、第1の生成手段に入力されるデータ
が以前に入力されたデータと同一となる頻度を極力低く
することが可能となる。また、カオス値を生成する関数
を含んだ所定の関数を用いてカオス値を変換出力し、こ
の出力されたカオス値を記憶して、次の変換処理におい
て読出されるようにしたので、前回のカオス値を用いて
次回のカオス値を出力する繰返し処理により、所望の特
性に極力近づけた特性を示す時系列データを生成するこ
とが可能な時系列データ生成装置を提供できる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the data input by the first generation means is converted by the neural network in which the fluctuation characteristics of the natural wind have been learned and output. . Based on the data output from the first generator and the time-series data output from the second generator, data to be subsequently provided to the first generator is generated. Therefore, while converting and outputting data reflecting the natural wind jaggedness learned by the neural network, the frequency at which the data input to the first generation means becomes the same as the previously input data is minimized. Becomes possible. In addition, the chaos value is converted and output using a predetermined function including a function for generating a chaos value, and the output chaos value is stored and read out in the next conversion processing. By repeating the chaos value output using the chaos value, the desired characteristics can be obtained.
Generate time-series data showing characteristics that are as close as possible to
Can be provided.

【0045】請求項2記載の発明によれば、第1の生成
手段は、自然風のゆらぎ特性を示すデータを生成するこ
とができる。これにより、所望の特性に極力近づけた特
性を示す時系列データを生成することが可能な時系列デ
ータ生成装置を提供できる。
According to the second aspect of the present invention, the first generation
The means may generate data indicative of natural wind fluctuation characteristics.
Can be. As a result, characteristics that are as close to desired characteristics as possible
Time series data that can generate time series data
A data generation device can be provided.

【0046】[0046]

【0047】[0047]

【0048】[0048]

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

【図1】本発明の一実施例による時系列データ生成装置
の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a time-series data generation device according to an embodiment of the present invention.

【図2】時系列データ生成装置に用いられるニューラル
ネットワークの構成を示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of a neural network used in the time-series data generation device.

【図3】時系列データ生成装置から出力されるデータの
一例を示す特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram illustrating an example of data output from a time-series data generation device.

【図4】従来の時系列データ生成装置から出力されるデ
ータの一例を示す特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing an example of data output from a conventional time-series data generation device.

【図5】自然風の風速値の時系列データの一例を示す特
性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram illustrating an example of time-series data of a wind speed value of a natural wind.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 時系列データ生成装置 11 第1の変換部 13 第1の記憶部 15 第1の初期値記憶部 17 出力部 21 第2の変換部 22 第2の記憶部 23 第2の初期値記憶部 31 第3の変換部 32 加算部 41 ニューラルネットワーク 51 入力層 53 中間層 55 出力層 61a,61b,61c,61d 入力ユニット 63a,63b,63c 中間ユニット 65 出力ユニット DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Time series data generation apparatus 11 1st conversion part 13 1st storage part 15 1st initial value storage part 17 Output part 21 2nd conversion part 22 2nd storage part 23 2nd initial value storage part 31 Third conversion unit 32 Addition unit 41 Neural network 51 Input layer 53 Intermediate layer 55 Output layer 61a, 61b, 61c, 61d Input unit 63a, 63b, 63c Intermediate unit 65 Output unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−233499(JP,A) 特開 昭57−71047(JP,A) 特開 平4−335730(JP,A) 特開 平5−158662(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06N 3/00 G06N 3/02 G10H 5/00 G10H 7/00 G06F 7/58 F24F 11/02 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-3-233499 (JP, A) JP-A-57-71047 (JP, A) JP-A-4-335730 (JP, A) JP-A-5-71047 158662 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G06N 3/00 G06N 3/02 G10H 5/00 G10H 7/00 G06F 7/58 F24F 11/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 自然風のゆらぎ特性を学習済のニューラ
ルネットワークを用いて、入力されたデータを変換して
出力データを生成する第1の生成手段と、 時系列データを生成する第2の生成手段と、 前記第1の生成手段から出力されたデータと前記第2の
生成手段から出力されたデータとに基づいて前記第1の
生成手段に与えるデータを生成する第3の生成手段とを
備え、 前記第1の生成手段から出力されるデータは時系列デー
タを形成し、 前記第2の生成手段は、データを格納するための記憶手
段と、 前記記憶手段から読出したデータを、カオス値を生成す
る関数を用いて変換するための変換手段とを含み、 前記変換手段からの出力データを前記第2の時系列デー
タとして出力するとともに前記記憶手段に格納すること
を特徴とする時系列データ生成装置。
1. A fluctuation characteristics of natural wind using neural <br/> Le network learned, a first generating means for generating output data converts the input data, time-series data A second generating unit for generating, and a third generating unit for generating data to be provided to the first generating unit based on data output from the first generating unit and data output from the second generating unit. Means for generating
The data output from the first generating means forms time-series data, The second generating means stores data for storing the data, and outputs the data read from the storing means as a chaotic value. and a converting means for converting with the functions that produce a storing output data from said converting means into said memory means and outputting the results as the second time series data
A time-series data generation device characterized by the following .
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