JP2828768B2 - Fuzzy knowledge construction device - Google Patents

Fuzzy knowledge construction device

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JP2828768B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は、ファジィ制御ルールに基づいて制御を行う
ファジィ制御装置のための、ファジィ知識ベースを構築
するファジィ知識構築装置に関し、特に最適化したPID
定数を元にファジィ制御ルールを構築し、構築したファ
ジィ制御ルールのチューニングを行って最適なファジィ
制御ルールを構築するものに関する。
The present invention relates to a fuzzy knowledge construction apparatus for constructing a fuzzy knowledge base for a fuzzy control apparatus for performing control based on fuzzy control rules, and particularly to optimization. PID
The present invention relates to a method of constructing a fuzzy control rule based on a constant and tuning the constructed fuzzy control rule to construct an optimal fuzzy control rule.

(ロ)従来の技術 ファジィ制御は、メンバシップ関数とファジィ制御ル
ールからなるファジィ知識に基づいて、例えば制御(応
答)偏差やその差分情報から制御対象に応じた最適な操
作量を演算により求めて制御を行う。これにより、従来
のPID(比例,積分,微分)制御などでは得られない非
線形で且つ可変ゲインが容易に実現でき、高精度の制御
が可能である。このため、非常に多くの制御系への適用
がされている。
(B) Conventional technology In fuzzy control, based on fuzzy knowledge including a membership function and fuzzy control rules, for example, an optimal operation amount corresponding to a control target is calculated from a control (response) deviation and its difference information by calculation. Perform control. As a result, a non-linear and variable gain that cannot be obtained by conventional PID (proportional, integral, differential) control or the like can be easily realized, and high-precision control can be performed. For this reason, it is applied to a very large number of control systems.

良好なファジィ制御を行うためには、制御対象に適し
たファジィ知識の構築が重要である。
In order to perform good fuzzy control, it is important to construct fuzzy knowledge suitable for the control target.

そこで、例えば、「自己調整ファジィ制御装置の設
計」(1989年、第5回ファジィシステムシンポジウム講
演論文集、第89頁乃至第94頁)では、前件部変数として
制御偏差、制御偏差の1階差分、制御偏差の2階差分を
とり、後件部変数として操作量の1階差分をとり、3つ
の前件部変数を夫々N(negative:負)、Z(zero:
零)、P(positive:正)にファジィ分割した結果から
得られるファジィ制御ルールから構成されるファジィ制
御装置において、ファジィ制御装置の入出力値を規格化
するスケーリングファクタを学習により調整した後、制
御動作中に制御応答がサンプリングにより得られた時点
で、ファジィ制御ルールの結論部(後件部における操作
量)を修正して目標の応答を得るようにファジィ制御ル
ールの自動チューニングを行っている。
Therefore, for example, in “Design of Self-Adjusting Fuzzy Controller” (1989, 5th Fuzzy System Symposium Proceedings, pp. 89-94), control variables and the first order The second order difference of the difference and the control deviation is taken, the first order difference of the manipulated variable is taken as the consequent variable, and the three antecedent variables are N (negative: negative) and Z (zero:
In a fuzzy control device composed of fuzzy control rules obtained from the result of fuzzy division into zero (0) and P (positive), control is performed after adjusting a scaling factor for normalizing the input / output value of the fuzzy control device by learning. When the control response is obtained by sampling during the operation, the automatic tuning of the fuzzy control rule is performed so as to obtain the target response by correcting the conclusion part (the operation amount in the consequent part) of the fuzzy control rule.

このように、一旦構築したファジィ知識(上述の例で
はそのうちのファジィ制御ルールに対して)の修正を行
うことでファジィ知識の制御系に対する最適化が行われ
る。
In this way, the fuzzy knowledge once constructed (for the fuzzy control rules in the above example) is corrected to optimize the fuzzy knowledge control system.

(ハ)発明が解決しようとする課題 しかしながら、上述の自動チューニングでは、ファジ
ィ制御ルールの結論部の基本的な修正量を、サンプリン
グ時における移送応答波形と制御応答波形との差である
応答偏差、及びそれ以前の応答偏差との変化分につい
て、夫々正か負かあるいは零かといった情報のみによっ
て決定しており(最終的な修正量は、基本的な修正量に
各ファジィ制御ルールの成立度を掛けたもの)、応答偏
差や応答偏差の変化分の大きさに応じたきめこまかなフ
ァジィ制御ルールの結論部の修正ができなかった。この
ため、理想応答波形と修正前のファジィ制御ルールに基
づく制御応答波形との差が大きい(ファジィ知識の初期
値として不適当な値が設定されている)場合には、十分
な収束性が確保できず、良好な制御ができない虞があっ
た。
(C) Problems to be Solved by the Invention However, in the above-described automatic tuning, the basic correction amount of the conclusion part of the fuzzy control rule is determined by a response deviation, which is a difference between a transfer response waveform and a control response waveform at the time of sampling, And the amount of change from the previous response deviation are determined only by information such as positive, negative or zero (the final correction amount is based on the degree of establishment of each fuzzy control rule as a basic correction amount). Multiplied), it was not possible to correct the conclusion part of the detailed fuzzy control rule according to the magnitude of the response deviation and the variation of the response deviation. For this reason, when the difference between the ideal response waveform and the control response waveform based on the fuzzy control rule before correction is large (an inappropriate value is set as an initial value of fuzzy knowledge), sufficient convergence is ensured. It was not possible to perform good control.

また、ファジィ知識の修正を行うためには、修正する
前の初期のファジィ知識を予め構築する必要がある。
Further, in order to correct fuzzy knowledge, it is necessary to construct an initial fuzzy knowledge before correction.

従来は、初期のファジィ知識は、設計者が、入力変数
に対して適当なファジィ分割を与え、更にメンバシップ
関数とファジィ制御ルールの初期値を考えて、構築しな
ければならない。しかし、ファジィ知識を何もない状態
から構築するのは容易ではなかった。
Conventionally, the initial fuzzy knowledge has to be constructed by the designer giving an appropriate fuzzy division to the input variables and further considering the initial values of the membership function and the fuzzy control rules. However, it was not easy to build fuzzy knowledge from nothing.

本発明は、斯様な点に鑑みて成されたもので、良好な
制御が可能なファジィ知識を自動的に作成し、更には、
生成したファジィ知識を理想応答と制御応答との差であ
る応答偏差及びその変化分の大きさに応じて最適にチュ
ーニングし得るファジィ知識構築装置を提供するもので
ある。
The present invention has been made in view of such a point, and automatically creates fuzzy knowledge capable of performing good control.
An object of the present invention is to provide a fuzzy knowledge construction apparatus that can optimally tune generated fuzzy knowledge in accordance with a response deviation, which is a difference between an ideal response and a control response, and the magnitude of the change.

(ニ)課題を解決するための手段 本発明は、ファジィ知識構築装置であって、PID制御
のためのPID定数を少なくとも一つ格納するパラメータ
格納手段と、該パラメータ格納手段に格納されたPID定
数に基づいて制御対象からの制御応答に応じて制御対象
の制御を行うPID演算手段と、制御対象の制御応答から
評価のための特徴量を求め該特徴量と制御目標値との差
である制御目標偏差を出力するPID制御評価手段と、制
御目標偏差に応じてPID定数のチューニングを行うため
のファジィ知識を記憶したPID定数チューニング用ファ
ジィ知識ベースと、PID定数に基づいてメンバシップ関
数とファジィ制御ルールからなる制御用ファジィ知識を
生成する変換手段と、該変換手段で生成された制御用フ
ァジィ知識を記憶する制御用ファジィ知識記憶手段と、
該制御用ファジィ知識記憶手段に記憶された制御用ファ
ジィ知識に基づいて制御対象からの制御応答に応じて制
御対象の制御を行うファジィ制御手段と、該ファジィ制
御手段における制御応答に対するファジィ制御ルールの
成立度を記憶するルール成立度記憶手段と、制御対象の
理想的な応答を記憶する理想応答記憶手段と、制御対象
の制御応答と理想応答記憶手段に記憶された理想的な応
答との差である応答偏差及びその変化分の大きさを出力
するファジィ制御評価手段と、応答偏差とその変化分の
大きさに応じてファジィ制御ルールのチューニングを行
うためのファジィ知識を記憶したファジィ制御ルールチ
ューニング用ファジィ知識ベースと、PID定数チューニ
ング用ファジィ知識ベースに記憶されたファジィ知識に
基づきPID制御評価手段から出力された制御目標偏差に
応じてパラメータ格納手段に格納されたPID定数の修正
を行う、あるいはファジィ制御ルールチューニング用フ
ァジィ知識ベースに記憶されたファジィ知識に基づきル
ール成立度記憶手段に記憶された成立度とファジィ制御
評価手段から出力される応答偏差及びその変化分の大き
さに応じて制御用ファジィ知識記憶手段に記憶されたフ
ァジィ制御ルールの修正を行うチューニング用ファジィ
推論手段とを備えるものである。
(D) Means for Solving the Problems The present invention relates to a fuzzy knowledge construction apparatus, wherein a parameter storage means for storing at least one PID constant for PID control, and a PID constant stored in the parameter storage means PID calculation means for controlling the control target in accordance with the control response from the control target based on the PID, and determining a characteristic amount for evaluation from the control response of the control target and controlling the difference between the characteristic amount and the control target value PID control evaluation means for outputting target deviation, fuzzy knowledge base for PID constant tuning storing fuzzy knowledge for tuning PID constant according to control target deviation, membership function and fuzzy control based on PID constant Conversion means for generating control fuzzy knowledge composed of rules; control fuzzy knowledge storage means for storing control fuzzy knowledge generated by the conversion means;
Fuzzy control means for controlling the control target in accordance with a control response from the control target based on the control fuzzy knowledge stored in the control fuzzy knowledge storage means; and a fuzzy control rule for the control response in the fuzzy control means. A rule satisfaction degree storage means for storing a satisfaction degree, an ideal response storage means for storing an ideal response of the controlled object, and a difference between a control response of the control object and an ideal response stored in the ideal response storage means. Fuzzy control evaluation means for outputting a certain response deviation and the magnitude of the change, and for fuzzy control rule tuning storing fuzzy knowledge for tuning the fuzzy control rule according to the response deviation and the magnitude of the change A PID control evaluator based on the fuzzy knowledge base and the fuzzy knowledge stored in the fuzzy knowledge base for tuning PID constants. Corrects the PID constant stored in the parameter storage means in accordance with the control target deviation output from the CPU, or is stored in the rule satisfaction degree storage means based on the fuzzy knowledge stored in the fuzzy knowledge base for fuzzy control rule tuning A tuning fuzzy inference means for modifying the fuzzy control rules stored in the control fuzzy knowledge storage means in accordance with the degree of establishment and the response deviation outputted from the fuzzy control evaluation means and the magnitude of the change. is there.

(ホ)作用 PID演算手段による制御対象の制御過程において、パ
ラメータ格納手段に格納されているPID定数が、PID定数
チューニング用ファジィ知識ベースに記憶されたファジ
ィ知識に基づいて、チューニング用ファジィ推論手段に
より、PID制御評価手段で求められる制御応答の特徴量
及び制御目標値との差である制御目標偏差に応じて最適
なPID制御がされるように修正される。
(E) Operation In the control process of the control object by the PID calculation means, the PID constant stored in the parameter storage means is changed by the tuning fuzzy inference means based on the fuzzy knowledge stored in the PID constant tuning fuzzy knowledge base. The PID control is modified so that the optimum PID control is performed in accordance with the control target deviation which is the difference between the control response characteristic amount and the control target value obtained by the PID control evaluation means.

次に変換手段が、最適化されたPID定数に基づいてメ
ンバシップ関数とファジィ制御ルールからなる制御用フ
ァジィ知識を生成し、制御用ファジィ知識記憶手段に記
憶する。
Next, the converting means generates control fuzzy knowledge including a membership function and a fuzzy control rule based on the optimized PID constant, and stores the generated fuzzy knowledge in the control fuzzy knowledge storage means.

そして、ファジィ制御手段による制御対象の制御過程
において、チューニング用ファジィ推論手段は、ファジ
ィ制御ルールチューニング用ファジィ知識ベースに記憶
されたファジィ知識に基づいて、ファジィ知識記憶手段
に記憶された制御用ファジィ知識を、ファジィ制御評価
手段により求められる応答偏差及びその変化分の大きさ
とルール成立度記憶手段に記憶されたルール成立度に応
じて修正する。
Then, in the control process of the control object by the fuzzy control means, the fuzzy inference means for tuning uses the fuzzy knowledge stored in the fuzzy knowledge storage means based on the fuzzy knowledge stored in the fuzzy knowledge base for fuzzy control rule tuning. Is corrected in accordance with the response deviation obtained by the fuzzy control evaluation means and the magnitude of the change and the rule fulfillment degree stored in the rule fulfillment degree storage means.

(ヘ)実施例 第1図は、本発明装置一実施例の概略構成図である。(F) Embodiment FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of the apparatus of the present invention.

(1)は制御対象、(2)はPID定数P,TI,TDを記憶保
持するパラメータ格納手段としてのPIDパラメータメモ
リ、(3)は設定値rと現在のサンプル時点jにおける
制御応答yjとの制御偏差ejを入力し、PIDパラメータメ
モリ(2)に記憶されたPID定数に基づいて操作量の1
階差分dujを演算出力するPID演算回路である。
(1) is a control target, (2) is a PID parameter memory as parameter storage means for storing and holding PID constants P, T I , and T D , and (3) is a control response y at a set value r and a current sampling time j. enter the control deviation e j with j, the operation amount based on the PID constants stored in the PID parameter memory (2) 1
A PID calculation circuit that calculates and outputs a floor difference du j.

(4)はメンバシップ関数とファジィ制御ルールから
なる制御用ファジィ知識を記憶する制御用ファジィ知識
記憶手段としてのファジィ制御知識ベース、(5)は制
御偏差ej及びその制御偏差の1階差分dejを入力し、フ
ァジィ制御知識ベース(4)に記憶された制御用ファジ
ィ知識に基づいて推論を行い操作量の1階差分dujを出
力するファジィ制御回路である。
(4) a fuzzy control knowledge base as control fuzzy knowledge storage means for storing control fuzzy knowledge comprising a membership function and a fuzzy control rule, and (5) a control deviation e j and a first order difference de of the control deviation. This is a fuzzy control circuit that inputs j , performs inference based on the control fuzzy knowledge stored in the fuzzy control knowledge base (4), and outputs a first-order difference du j of the operation amount.

PID演算回路(3)あるいはファジィ制御回路(5)
から出力された操作量の1階差分dujは、加算器(6)
にて、 uj=uj-1+duj の加算演算が行われて操作量ujが求められ、制御対象
(1)にこの操作量ujが加えられて制御対象(1)の制
御が行われる。
PID operation circuit (3) or fuzzy control circuit (5)
First-order difference du j of the output operation amount from the adder (6)
In, the operation amount u j is obtained by performing an addition operation of u j = u j-1 + du j , and the operation amount u j is added to the control object (1) to control the control object (1). Done.

これらPIDパラメータメモリ(2)、PID演算回路
(3)、ファジィ制御知識ベース(4)、ファジィ制御
回路(5)、加算器(6)、及び制御対象(1)に対し
てPID演算回路(3)あるいはファジィ制御回路(5)
を選択的に接続するスイッチ(7)(7)とから、制御
対象(1)を制御する制御装置(8)が構成される。
The PID parameter memory (2), the PID operation circuit (3), the fuzzy control knowledge base (4), the fuzzy control circuit (5), the adder (6), and the PID operation circuit (3) ) Or fuzzy control circuit (5)
And the switches (7) and (7) for selectively connecting to the control device (8) for controlling the control target (1).

(9)は、PIDパラメータメモリ(2)に記憶されたP
ID定数に基づいてメンバシップ関数とファジィ制御ルー
ルからなる制御用ファジィ知識を生成する変換手段とし
てのパラーメータ・ファジィ知識変換回路で、該パラー
メータ・ファジィ知識変換回路(9)で生成された制御
用のファジィ知識はファジィ制御知識ベース(4)に記
憶される。
(9) is the P stored in the PID parameter memory (2).
A parameter / fuzzy knowledge conversion circuit as conversion means for generating control fuzzy knowledge comprising a membership function and a fuzzy control rule based on an ID constant, wherein the control fuzzy knowledge conversion circuit (9) generates the control fuzzy knowledge. The fuzzy knowledge is stored in the fuzzy control knowledge base (4).

(10)は制御対象における理想的な制御応答yj゜を波
形あるいは離散的な値で記憶する理想応答設定回路(第
24図参照、第24図では応答偏差ej゜についても示してあ
る)で、図示しない入力手段により適宜入力設定され
る。
(10) is an ideal response setting circuit (No. 1) that stores the ideal control response y j゜ of the controlled object as a waveform or discrete values.
24, the response deviation e j応 答 is also shown in FIG. 24), and is appropriately set by input means (not shown).

(11)は理想応答設定回路(10)に記憶された理想的
な制御応答(波形)からオーバシュート量や振幅減衰比
(減衰率)、到達時間等の特徴量である制御目標値を算
出する制御目標値算出回路で、理想応答設定回路(10)
を介して直接制御目標値で設定されるときには、その制
御目標値を選択することでこの制御目標値算出回路(1
1)による理想的な制御応答から制御目標値を算出する
必要はなくなる。
(11) calculates a control target value which is a characteristic amount such as an overshoot amount, an amplitude attenuation ratio (attenuation rate), and an arrival time from the ideal control response (waveform) stored in the ideal response setting circuit (10). Control target value calculation circuit, ideal response setting circuit (10)
When the control target value is set directly through the control target value calculating circuit (1), the control target value is selected.
There is no need to calculate the control target value from the ideal control response according to 1).

(12)は、PID制御評価手段としてのPID制御評価回路
(13)とファジィ制御評価手段としてのファジィ制御評
価回路(14)を備える制御評価部で、PID制御評価回路
(13)は理想応答設定回路(10)あるいは制御目標値算
出回路(11)から出力された制御目標値と制御対象
(1)からの制御応答yjとを入力して、制御応答yjから
そのその特徴量であるオーバシュート量、振幅減衰比
(減衰率)、到達時間を算出し、更に算出した夫々の特
徴量と対応する制御目標値との差である制御目標偏差を
出力し、また、ファジィ制御評価回路(14)は理想的な
制御応答yj゜と制御対象(1)からの制御応答yjとの差
である応答偏差ej゜およびこの応答偏差ej゜とsサンプ
ル前のej-s゜との差分(変化分)dej゜を算出出力す
る。
(12) is a control evaluation unit including a PID control evaluation circuit (13) as a PID control evaluation means and a fuzzy control evaluation circuit (14) as a fuzzy control evaluation means. enter the control response y j from the circuit (10) or the control target value calculation circuit (11) output from the control target value and the control target (1) is its its features from the control response y j over A chute amount, an amplitude attenuation ratio (attenuation rate), and an arrival time are calculated. Further, a control target deviation, which is a difference between each calculated characteristic amount and a corresponding control target value, is output. Further, a fuzzy control evaluation circuit (14) ) ideal control response y j ° difference in a response error e j ° and the response deviation e j ° s sample difference of the previous e js ° with control response y j from the control object (1) (Change) de j゜ is calculated and output.

(15)は、ファジィ制御回路(5)において最新(現
在)のサンプル時点jからsサンプル前までの制御応答
に対して成立したファジィ制御ルールの成立度を記憶し
ておくルール成立度記憶手段としてのルール成立度記憶
回路で、このルール成立度記憶回路(15)に記憶された
ルール成立度は必要に応じて後述するファジィ制御ルー
ルチューニング用入力変数レジスタに出力される。
(15) is a rule fulfillment degree storage means for storing the fulfillment degree of the fuzzy control rule established for the control response from the latest (current) sampling time j to s samples before in the fuzzy control circuit (5). The rule satisfaction degree stored in the rule satisfaction degree storage circuit (15) is output to a fuzzy control rule tuning input variable register described later as necessary.

(16)は制御評価部(12)のPID制御評価回路(13)
から出力される制御目標偏差を格納するPID定数チュー
ニング用入力変数レジスタ、(17)は制御評価部(12)
のファジィ制御評価回路(14)から出力される応答偏差
ej゜および応答偏差ej゜とsサンプル前のej-s゜との差
分(変化分)dej゜、及びルール成立度記憶回路(15)
に記憶されたルール成立度を格納するファジィ制御ルー
ルチューニング用入力変数レジスタである。
(16) is the PID control evaluation circuit (13) of the control evaluation unit (12)
PID constant tuning input variable register that stores the control target deviation output from the controller. (17) is the control evaluator (12).
Response deviation output from the fuzzy control evaluation circuit (14)
e j ° and response deviations e j ° s previous sample e js ° difference (variation) de j °, and rules established level storage circuit (15)
Is a fuzzy control rule tuning input variable register that stores the rule fulfillment degree stored in.

(18)は、制御目標偏差夫々のメンバシップ関数と、
制御目標偏差に応じて制御目標偏差を解消するようにPI
D定数を修正するためのファジィルールからなるファジ
ィ知識が記憶されたPID定数チューニング用ファジィ知
識ベースである。
(18) is the membership function of each control target deviation,
PI to eliminate the control target deviation according to the control target deviation
It is a fuzzy knowledge base for tuning PID constants in which fuzzy knowledge consisting of fuzzy rules for correcting D constants is stored.

(19)は、応答偏差ej゜および応答偏差ej゜とsサン
プル前のej-s゜との変化分dej゜の大きさに応じて、フ
ァジィ制御ルールの後件部の値を修正するためのファジ
ィルールとメンバシップ関数が記憶されたファジィ制御
ルールチューニング用ファジィ知識ベースである。
(19), depending on the magnitude of the response error e j ° and response deviations e j ° s previous sample e js ° variation de j ° of, modifies the value of the consequent part of the fuzzy control rules Fuzzy knowledge base for fuzzy control rule tuning in which fuzzy rules and membership functions are stored.

(20)は、PID定数チューニング用ファジィ知識ベー
ス(18)に記憶されたファジィ知識に基づきPID定数チ
ューニング用入力変数レジスタ(16)から出力された制
御目標偏差に応じてPIDパラメータメモリ(2)に格納
されたPID定数の修正を行う、あるいはファジィ制御ル
ールチューニング用ファジィ知識ベース(19)に記憶さ
れたファジィ知識に基づきファジィ制御ルールチューニ
ング用入力変数レジスタ(17)から出力されたルール成
立度、sサンプル前との応答偏差の変化分dej゜に応じ
てファジィ制御知識ベース(4)に記憶されたファジィ
制御ルールの修正を行うチューニング用ファジィ推論回
路である。
(20) is stored in the PID parameter memory (2) according to the control target deviation output from the PID constant tuning input variable register (16) based on the fuzzy knowledge stored in the PID constant tuning fuzzy knowledge base (18). Corrects the stored PID constants, or based on the fuzzy knowledge stored in the fuzzy control rule tuning fuzzy knowledge base (19), the rule satisfaction degree output from the fuzzy control rule tuning input variable register (17), s This is a tuning fuzzy inference circuit that corrects the fuzzy control rules stored in the fuzzy control knowledge base (4) in accordance with the change de j゜ in the response deviation from before the sample.

(21)は、制御対象(1)の制御をPID演算回路
(3)によるかファジィ制御回路(5)によるか、更
に、PID演算回路(3)によるときにPID定数のチューニ
ングを行うように、またファジィ制御回路(5)による
ときにファジィ制御ルールのチューニングを行うよう
に、スイッチ(7)(7)及び(22)(22)(22)を制
御する切換回路で、図示しない設定手段によりPID演算
回路(3)かファジィ制御回路(5)による制御の切換
え設定がされる。
(21) is to control the control target (1) by the PID operation circuit (3) or the fuzzy control circuit (5), and to tune the PID constant when using the PID operation circuit (3). A switching circuit that controls the switches (7) (7) and (22) (22) (22) so that the fuzzy control rule is tuned by the fuzzy control circuit (5). The switching of control by the arithmetic circuit (3) or the fuzzy control circuit (5) is set.

まず、PID演算回路(3)による制御対象(1)の制
御過程におけるPID定数の修正について説明する。この
場合、スイッチ(7)(22)は切換回路(21)より全て
a側に切換えられる。
First, correction of the PID constant in the process of controlling the control target (1) by the PID operation circuit (3) will be described. In this case, the switches (7) and (22) are all switched to the a side by the switching circuit (21).

さて、PID演算回路(3)は、PID定数の比例感度P、
積分時間TI、微分時間TDが与えられた下で、設定値r
(t)と制御応答出力y(t)で定義される制御偏差 e(t)=r(t)−y(t) に基づいて次式で示される操作量u(t)を演算して出
力する。
Now, the PID operation circuit (3) calculates the proportional sensitivity P of the PID constant,
Given the integration time T I and the differentiation time T D , the set value r
Based on the control deviation e (t) = r (t) -y (t) defined by (t) and the control response output y (t), an operation amount u (t) represented by the following equation is calculated and output. I do.

制御対象(1)では、与えられた操作量u(t)によ
る制御が行われ、制御応答y(t)が出力される。
In the control target (1), control is performed based on the given operation amount u (t), and a control response y (t) is output.

今、理想応答設定回路(10)においてオーバシュート
量OV,減衰率(振幅減衰比)DP,到達時間RTから
なる制御目標値が設定され、これら制御目標値が制御評
価回路(12)のPID制御評価回路(13)に与えられてい
るとする。
Now, a control target value including an overshoot amount OV * , an attenuation rate (amplitude attenuation ratio) DP * , and an arrival time RT * is set in the ideal response setting circuit (10), and these control target values are set in the control evaluation circuit (12). To the PID control evaluation circuit (13).

このPID制御評価回路(13)に与えられる制御目標値
としては、例えば目標値近傍の安定性(対外乱特性重
視)やプラント起動時の速応性や過渡特性などを考慮し
て、第10図に示す如く種々のものが考えられ、必要に応
じて一組の制御目標値が与えられる。
The control target value given to the PID control evaluation circuit (13) is, for example, as shown in FIG. 10 in consideration of stability near the target value (emphasis on external disturbance characteristics), quick response at the start of the plant, and transient characteristics. As shown, various types are conceivable, and a set of control target values is given as needed.

PID制御評価回路(13)は、制御応答u(t)から制
御応答のオーバシュート量OV,減衰率DP,到達時間RTの特
徴量を算出する。オーバシュート量は設定値rに対して
超過した割合、減衰率は設定値rに対する制御応答の振
幅の減衰する割合、到達時間は制御の開始から制御応答
が設定値rに達するまでの時間である。
The PID control evaluation circuit (13) calculates the characteristic amounts of the control response overshoot amount OV, attenuation rate DP, and arrival time RT from the control response u (t). The overshoot amount is a ratio exceeding the set value r, the damping ratio is a ratio at which the amplitude of the control response attenuates with respect to the set value r, and the arrival time is a time from the start of the control to the time when the control response reaches the set value r. .

第2図に示す制御応答u(t)を例に取ると、オーバ
シュート量OV,減衰DP,到達時間RTの特徴量は次の様に算
出される。
Taking the control response u (t) shown in FIG. 2 as an example, the characteristic amounts of the overshoot amount OV, the attenuation DP, and the arrival time RT are calculated as follows.

OV=100×|ov1/r| (%) DP=100×|ov2/ov1| (%) RT (sec) 更にPID制御評価回路(13)は求めた特徴量と理想応
答設定回路(10)から入力された制御目標値との差であ
る制御目標偏差をオーバシュート量,減衰率,到達時間
の夫々について求める。夫々の制御目標偏差EOV,EDP,E
RTは次式により求められる。
OV = 100 × | ov1 / r | (%) DP = 100 × | ov2 / ov1 | (%) RT (sec) Furthermore, the PID control evaluation circuit (13) uses the obtained feature and the ideal response setting circuit (10) A control target deviation, which is a difference from the input control target value, is obtained for each of the overshoot amount, the attenuation rate, and the arrival time. Each control target deviation E OV , E DP , E
RT is obtained by the following equation.

EOV=OV−OV EDP=DP−DP ERT=(RT−RT)/RT PID制御評価回路(13)で斯様にして求められた制御
目標偏差EOV,EDP,ERTは、PID定数チューニング用入力変
数レジスタ(16)に入力され、更にスイッチ(22)を介
してチューニング用ファジィ推論回路(20)にファジィ
推論の入力変数として入力される。
E OV = OV−OV * EDP = DP−DP * ERT = (RT−RT * ) / RT * PID control evaluation circuit (13) The control target deviation E OV , E DP , The ERT is input to a PID constant tuning input variable register (16), and further input to a tuning fuzzy inference circuit (20) via a switch (22) as a fuzzy inference input variable.

チューニング用ファジィ推論回路(20)では、入力さ
れた制御目標偏差EOV,EDP,ERTを前件部変数として、PID
変数チューニングファジィ知識ベース(18)に記憶され
たメンバシップ関数、及びファジィルールに基づいて前
件部変数(入力変数:制御目標偏差)が解消(ゼロとな
る)するようにファジィ推論を行い、PID定数の修正係
数KP、KI、KDを出力する。
In tuning the fuzzy inference circuit (20), the input control target deviation E OV, E DP, the E RT as antecedent variables, PID
Variable tuning Fuzzy inference is performed based on the membership function stored in the fuzzy knowledge base (18) and the fuzzy rule so that the antecedent variable (input variable: control target deviation) is eliminated (becomes zero), and PID is performed. Outputs constant correction coefficients K P , K I , and K D.

第3図、第4図、第5図にチューニングのためのファ
ジィルールの前件部変数(入力変数)EOV,EDP,ERTのメ
ンバシップ関数の一例を、第6図、第7図、第8図に後
件部変数(出力変数:修正係数)KP、KI、KDのメンバシ
ップ関数の一例を示す。この例においては、後件部変数
は実数(シングルトン)であるが、前件部変数ようにフ
ァジィ分割されメンバシップ関数で表されるものであっ
てもよい。
FIGS. 3, 4 and 5 show examples of membership functions of the antecedent variables (input variables) E OV , E DP and E RT of the fuzzy rule for tuning, and FIGS. 6 and 7. , consequent variables in FIG. 8 (output variable: correction factor) K P, K I, an example of a membership function of K D. In this example, the consequent variable is a real number (singleton), but may be fuzzy-divided and represented by a membership function like the antecedent variable.

更に、チューニング用のファジィルールの一例を第9
図に示す。この図において、例えば最初のファジィルー
ルは、 IF EOV=PB AND EDP=PB THEN KP=PB AND KI=PB AND KD=NB を意味する。
Further, an example of a fuzzy rule for tuning is described in ninth.
Shown in the figure. In this figure, for example, the first fuzzy rule, means IF E OV = PB AND E DP = PB THEN K P = PB AND K I = PB AND K D = NB.

PID制御評価回路(13)からの制御目標偏差EOV,EDP,E
RTが与えられたとき、チューニング用ファジィ推論回路
(20)は、後件部が実数であるこの例においては、以下
の式により修正係数KP、KI、KDを算出する。
Control target deviation E OV , E DP , E from PID control evaluation circuit (13)
When RT is given, the fuzzy inference circuit for tuning (20) calculates the correction coefficients K P , K I , and K D by the following equations in this example in which the consequent part is a real number.

但し、nはファジィルールの総数、制御目標偏差EOV,
EDP,ERTが与えられたときのwiはi番めのファジィルー
ルの成立度、hPi、hIi、hDiは夫々i番めのファジィル
ールの後件部におけるKP、KI、KDに関するラベル(実数
値)である。尚、後件部が実数値でなく、メンバシップ
関数で表現されるような場合には、たとえばMIN/MAX−
重心法などの推論アルゴリズムにより出力変数値(修正
係数KP、KI、KD)が計算される。
Where n is the total number of fuzzy rules, control target deviation E OV ,
When E DP and E RT are given, w i is the degree of establishment of the i-th fuzzy rule, and h Pi , h Ii , and h Di are K P and K I in the consequent part of the i-th fuzzy rule, respectively. a label (real value) regarding K D. If the consequent is not a real value but a membership function, for example, MIN / MAX-
Output variable values (correction coefficients K P , K I , and K D ) are calculated by an inference algorithm such as the centroid method.

修正係数KP、KI、KDが求められると、チューニング用
ファジィ推論回路(9)は、その修正係数によりPID定
数の修正を行う。
When the correction coefficients K P , K I , and K D are obtained, the tuning fuzzy inference circuit (9) corrects the PID constant using the correction coefficients.

N回めの制御サイクルにおけるPID定数をPN、TI N、TD
Nとし、修正係数をKP N、KI N、KD Nとすれば、(N+1)
回めの制御サイクルにおけるPID定数PN+1、TI N+1、TD
N+1は以下のように計算され修正される。
The PID constants in the Nth control cycle are P N , T I N , and T D
And N, if the correction coefficient K P N, K I N, and K D N, (N + 1 )
PID constants P N + 1 , T I N + 1 , T D in the second control cycle
N + 1 is calculated and modified as follows.

PN+1=KP N・PN TI N+1=KI N・TI N TD N+1=KD N・TD N 修正されたPID定数PN+1、TI N+1、TD N+1はPIDパラメー
タメモリ(2)に送られ、PIDパラメータメモリ(12)
からは、PID定数のチューニングが終了していない(終
了判定がされない)間は、そのまま、修正されたPID定
数PN+1、TI N+1、TD N+1がPID演算回路(3)に送られ
る。
P N + 1 = K P N・ P N T I N + 1 = K I N・ T I N T D N + 1 = K D N・ T D N Modified PID constants P N + 1 , T I N +1, T D N + 1 is sent to the PID parameter memory (2), PID parameter memory (12)
From, while the tuning of the PID constant is not completed (the termination determination is not made), the corrected PID constants P N + 1 , T I N + 1 , and T D N + 1 remain unchanged in the PID operation circuit (3). ).

そして、PID演算回路(3)は、与えられたPID定数P
N+1、TI N+1、TD N+1を用いて(N+1)回目のPID制御を
実行する。
Then, the PID operation circuit (3) calculates the given PID constant P
N + 1, T I N + 1, T D N + 1 using executes the (N + 1) th PID control.

PID制御の結果、その制御応答xは、上述の通り、PID
制御評価回路(13)に入力されて制御目標偏差が求めら
れ、チューニング用ファジィ推論回路(20)でPID定数
の修正係数及び修正がされてチューニングが進められ
る。
As a result of the PID control, the control response x is, as described above, the PID
The control target deviation is obtained by input to the control evaluation circuit (13), and the tuning fuzzy inference circuit (20) corrects the correction coefficient and correction of the PID constant and proceeds with tuning.

PID定数のチューニングサイクルは、終了判定定数ε
(>0)に対し、Nサイクル目の制御目標値偏差を
EOV N、EDP N、ERT Nとすると、 max(|EOV N|,|EDP N|,100・|ERT N|)<ε が満足されるまで(EOV N、EDP N、100・ERT Nの絶対値の
いずれかがεより小さくなるまで)続行される。
The tuning cycle of the PID constant is the end determination constant ε
(> 0), the control target value deviation in the Nth cycle is
Assuming that E OV N , E DP N , and E RT N , (E OV N , E DP N |, 100 · | E RT N |) <ε is satisfied until (E OV N , E DP N | N, 100 · either an absolute value of E RT N until less than epsilon) is continued.

そして、チューニングが終了した時点(上式が満足さ
れた時点)で、最初に与えられた制御目標値の組(O
V、DP、RT)に対応した最適なPID定数の組
(P、TI 、TD )が決定(チューニングが終了)
し、そのPID定数P、TI 、TDがPIDラメータメモリ
(2)に記憶される。第11図に、チューニングが終了し
たPID定数P、TI 、TD の記憶形式の一例を示す。
ここでは、制御偏差eの閾値δ1に対する大小関係
に対応して記憶されるが、少なくともPID定数の組が記
憶されればよい。
Then, when the tuning is completed (when the above equation is satisfied), a set of control target values (O
V *, DP *, RT * ) set of optimal PID constants corresponding to the (P *, T I *, T D *) is determined (tuning is finished)
And, the PID constants P *, T I *, TD * is stored in the PID La meter memory (2). In FIG. 11, PID constant tuning is finished P *, T I *, an example of a storage format of T D *.
Here, the control deviation e is stored in accordance with the magnitude relationship with respect to the thresholds δ 1 and δ 2 , but at least a set of PID constants may be stored.

斯様にして制御対象(1)に対するPID定数の最適化
が行われる。
In this way, the PID constant for the control target (1) is optimized.

尚、上述のように理想応答設定回路(10)に直接制御
目標値が与えられない場合、理想応答設定回路(10)に
は理想的な制御応答波形が与えられる。制御応答波形の
入力は、例えば、図示しないディスプレイ上に座標軸と
設定値を描き、図示しないキーボードから応答波形の代
表的な座標を入力して補間処理(例えばスプライン補
間)を行うものや、マウスあるいはライトペン等により
表示画面上に直接理想的な制御応答波形を描くもの、あ
るいは離散的な数値を入力するものにより行われる。
When the control target value is not directly given to the ideal response setting circuit (10) as described above, an ideal control response waveform is given to the ideal response setting circuit (10). The control response waveform is input by, for example, drawing coordinate axes and set values on a display (not shown), inputting representative coordinates of the response waveform from a keyboard (not shown), and performing interpolation processing (for example, spline interpolation), a mouse, or a mouse. This is performed by drawing an ideal control response waveform directly on the display screen using a light pen or the like, or by inputting a discrete numerical value.

そして、設定された理想的な制御応答波形y゜(t)
から、制御目標値算出回路(11)にて、上述のPID制御
評価回路(13)で制御応答から特徴量を算出するのと同
じ式により、理想的な制御応答波形から制御目標値(理
想的な制御応答波形の特徴量)OV、DP、RTが算出
される。算出された制御目標値は、PID制御評価回路(1
3)に供給され、上述のとおり制御目標偏差が算出され
る。
Then, the set ideal control response waveform y ゜ (t)
From the ideal control response waveform, the control target value (ideal) is calculated by the control target value calculating circuit (11) using the same equation as that for calculating the characteristic amount from the control response in the PID control evaluation circuit (13). OV * , DP * , and RT * are calculated. The calculated control target value is stored in the PID control evaluation circuit (1
3), and the control target deviation is calculated as described above.

次に、最適化されたPID定数に基づいて、パラメータ
・ファジィ知識変換回路(9)での、ファジィ制御回路
(5)によるファジィ制御のためのファジィ制御ルール
とメンバシップ関数からなる制御用ファジィ知識の生成
について説明する。
Next, based on the optimized PID constants, a fuzzy control rule consisting of a fuzzy control rule and a membership function for fuzzy control by a fuzzy control circuit (5) in a parameter / fuzzy knowledge conversion circuit (9) is used. Will be described.

第12図は、パラメータ・ファジィ知識変換回路(9)
の概略構成図を示す。
FIG. 12 shows a parameter / fuzzy knowledge conversion circuit (9).
FIG.

(91)は、ファジィルールの前件部変数となる入力変
数のファジィ分割数と、その範囲(例えば変数が取り得
る最大値及び最小値)を、各入力変数毎に格納する分割
情報格納手段としての分割情報レジスタで、この分割情
報レジスタ(91)には、図示しないキーボード等の入力
手段の操作により夫々の値が入力格納される。
(91) is a division information storage unit that stores the number of fuzzy divisions of an input variable serving as an antecedent variable of a fuzzy rule and a range thereof (for example, a maximum value and a minimum value that the variable can take) for each input variable. In the division information register (91), respective values are input and stored by operation of input means such as a keyboard (not shown).

(92)は、分割情報レジスタ(91)に格納された入力
変数の分割情報に基づいて、各入力変数を設定された分
割数にファジィ分割し、標準的なメンバシッブ関数を生
成する入力変数分割手段としての入力変数分割回路であ
る。
(92) An input variable dividing means for fuzzy dividing each input variable into a set number of divisions based on the division information of the input variables stored in the division information register (91) and generating a standard memberive function. Is an input variable dividing circuit.

(93)は、入力変数分割回路(92)で分割された入力
変数の各ラベルの代表値(メンバシップ関数の成立度が
1の値)を入力し、PIDパラメータメモリ(2)に格納
されたPID定数からファジィ制御ルールの後件部とする
出力値を計算してファジィ制御ルールを生成する後件部
決定手段としてのファジィルール生成回路で、超平面フ
ィードバック則生成部(94)にPID定数に基づいて設定
された超平面フィードバック則に従って後件部の計算を
行う。
In (93), the representative value of each label of the input variable divided by the input variable dividing circuit (92) (the value of the degree of satisfaction of the membership function is 1) is input and stored in the PID parameter memory (2). A fuzzy rule generation circuit as a consequent part determining means for calculating an output value as a consequent part of the fuzzy control rule from the PID constant and generating a fuzzy control rule. The consequent part is calculated in accordance with the hyperplane feedback rule set based on this.

さて、チューニング用ファジィ推論回路(20)によっ
て最適化されたPID定数P、TI 、TD はPIDパラメー
タメモリ(2)に記憶されており、このPID定数に基づ
くフィードバック則 P:(e,de,d2e)→du は、4次元直交空間[e×de×d2e×du]内の超平面 du=TI ・e+P・de+TD d2e で表現される。
Now, * optimized PID constants P by tuning the fuzzy inference circuit (20), T I *, T D * is stored in the PID parameter memory (2), the feedback law P :( based on this PID constants e, de, d 2 e) → du is represented by a hyperplane du = T I * .e + P * .de + T D * d 2 e in a four-dimensional orthogonal space [e × de × d 2 e × du]. .

パラメータ・ファジィ知識変換回路(9)によるPID
定数に基づくファジィ制御知識の生成時には、図示しな
い入力手段からファジィ制御ルールの前件部変数となる
各入力変数の(e,de,d2eの全部か一部)の範囲(例えば
各変数が取り得る値の最大値、最小値で定義される)
と、その分割数が分割情報レジスタ(91)に入力設定さ
れる。
PID by parameter / fuzzy knowledge conversion circuit (9)
When generating fuzzy control knowledge based on constants, the range of the input variables (all or part of e, de, d 2 e) to be the antecedent variables of the fuzzy control rule from input means (not shown) Defined by the maximum and minimum possible values)
Then, the division number is input and set to the division information register (91).

分割情報レジスタ(91)に各入力変数の分割情報が格
納されると、入力変数分割回路(92)が各入力変数の標
準的な分割と分割に合わせてメンバシップ関数の作成を
行う。
When the division information of the input variables is stored in the division information register (91), the input variable division circuit (92) creates a membership function in accordance with the standard division of each input variable and the division.

例えば、e,de,d2eに対して、夫々、範囲(最大値,最
小値)として(emax,−emax)、(demax,−demax)、
(d2emax,−d2emax)が、分割数として全て7が設定さ
れたとすると、第13図に示すように、範囲(定義域)を
入力変数の軸上で7等分する。そして、分割した入力変
数夫々に、分割した部分領域に分割数だけラベルを付
し、各入力変数軸を台集合として標準的なメンバシップ
関数を生成する。標準的なメンバシップ関数としては、
例えば第13図に示すような、分割された各入力変数軸上
の部分領域の中点を成立度1の頂点とし、隣接する2つ
の部分領域の中点(成立度0の点)と頂点を結んだ二等
辺三角形型のものを生成する。但し、部分領域の最大と
最小のメンバシップ関数は二等辺三角形とはならず台形
型のものとなる。また、これに限らず、標準型のメンバ
シップ関数として、部分領域の中点を成立度1の頂点と
するような釣り鐘型のものでも良い。
For example, for e, de, d 2 e, the range (maximum value, minimum value) is (e max , −e max ), (de max , −de max ),
Assuming that (d 2 e max , −d 2 e max ) is set to 7 as the number of divisions, the range (domain) is divided into seven equal parts on the axis of the input variable as shown in FIG. Then, for each of the divided input variables, a label is attached to the divided partial area by the number of divisions, and a standard membership function is generated using each input variable axis as a set. The standard membership functions are:
For example, as shown in FIG. 13, the midpoint of the divided partial area on each input variable axis is defined as the vertex of the degree of establishment 1, and the midpoint (point of the degree of establishment 0) and the vertex of the two adjacent partial areas are defined as the vertex. Generate a connected isosceles triangle. However, the maximum and minimum membership functions of the partial areas are not isosceles triangles but trapezoidal ones. However, the present invention is not limited to this, and a bell-shaped membership function in which the middle point of the partial area is set as the vertex of the degree of establishment 1 may be used as a standard membership function.

更に、入力変数分割回路(92)は、ファジィ制御ルー
ルの前件部変数となる入力変数毎に、生成したメンバシ
ップ関数の各ラベルの代表値、例えばメンバシップ関数
の成立度が1のときの値、即ち入力変数軸上での各部分
領域の中点の値を、入力変数(前件部変数)の分割数に
応じた標準型のファジィ制御ルールと共にファジィルー
ル生成回路(93)に出力する。
Further, the input variable dividing circuit (92) generates a representative value of each label of the generated membership function, for example, when the degree of establishment of the membership function is 1, for each input variable serving as a variable of the antecedent of the fuzzy control rule. The value, that is, the value of the midpoint of each partial area on the input variable axis, is output to a fuzzy rule generation circuit (93) together with a standard type fuzzy control rule according to the number of divisions of the input variable (antecedent variable). .

標準型のファジィ制御ルールは、PID制御系では、第
1の前件部変数eをL個、第2の前件部変数deをM個、
第3の前件部変数d2eをN個にファジィ分割した場合、
ファジィ制御ルールRijkは、 Rijk:IF e=ei AND de=dej AND d2e=d2ek THEM du=duijk i=1,…,L、j=1,…,M、k=1,…,N(夫々ラベ
ルに対応する) で与えられる。
The standard type of fuzzy control rule is that in the PID control system, L first antecedent variables e, M second antecedent variables de,
When the third antecedent variable d 2 e is fuzzy divided into N,
The fuzzy control rule R jk is given by R jk : IF e = e i AND de = de j AND d 2 e = d 2 e k THEM du = du ijk i = 1,..., L, j = 1 ,. k = 1,..., N (each corresponding to a label).

尚、この場合は前件部変数がeとdeとd2eの3つから
なるPID制御系であるが、PI制御系やPD制御系では、夫
々、前件部変数がeとde、deとd2eとなり、ファジィ制
御ルールRij、Rjkは、 Rij:IF e=ei AND de=dej THEN du=duij i=1,…,L、j=1,…,M Rjk:IF de=dej AND d2e=d2ek THEN du=dujk j=1,…,M、k=1,…,N となる。
In this case, the PID control system is composed of three antecedent variables e, de, and d 2 e. However, in the PI control system and the PD control system, the antecedent variables are e, de, and de, respectively. And d 2 e, and the fuzzy control rules R ij and R jk are as follows: R ij : IF e = e i AND de = de j THEN du = du ij i = 1,..., L, j = 1 ,. : IF de = de j AND d 2 e = d 2 e k THEN du = du jk j = 1,..., M, k = 1 ,.

さて、超平面フィードバック則生成部(9)では、PI
Dパラメータメモリ(2)に格納されたPID定数P、TI
、TD から、これら定数に基づくフィードバック則 du=TI ・e+P・de+TD ・d2e を生成し保持しておく。
Now, in the hyperplane feedback rule generation unit (9), PI
PID constants P * and T I stored in the D parameter memory (2)
From * and T D * , a feedback rule du = T I * e + P * de + T D * d 2 e based on these constants is generated and held.

そして、ファジィルール生成回路(93)に前件部変数
の各ラベルの代表値と標準型のファジィ制御ルールが入
力されると、ファジィルール生成回路(93)は、各ファ
ジィ制御ルール毎(i=1,…,L、j=1,…,M、k=1,
…,N)に対応する前件部変数の代表値をフィードバック
則に代入してduを算出し、算出したduをそのファジィ制
御ルールにおける後件部の実数値とする。
Then, when the representative value of each label of the antecedent variable and the standard type fuzzy control rule are input to the fuzzy rule generation circuit (93), the fuzzy rule generation circuit (93) sets each fuzzy control rule (i = 1, ..., L, j = 1, ..., M, k = 1
.., N) are substituted into the feedback rule for the representative value of the antecedent variable, and du is calculated. The calculated du is used as the real value of the consequent in the fuzzy control rule.

即ち、各ファジィ制御ルールにおける後件部の実数値
はduは、上述のフィードバック則に従って、 duijk=TI ・ei+P・dej+TD ・d2ek i=1,…,L、j=1,…,M、k=1,…,N で与えられる。
That is, the real value of the consequent part in each fuzzy control rule is du in accordance with the above-mentioned feedback rule, du ijk = T I * e i + P * de j + T D * d 2 e k i = 1,. , L, j = 1,..., M, k = 1,.

ファジィルール生成回路(5)は、後件部の実数値du
を算出すると、標準型のファジィ制御ルールの前件部変
数の状態の部分(ei、dej、d2ek)を前件部変数として
代入した代表値のラベルに置き換え、後件部の出力する
値(duijk)を算出した実数値に置き換えてファジィ制
御ルールを生成する。
The fuzzy rule generation circuit (5) calculates the real value du of the consequent part.
Is calculated, the state part (e i , de j , d 2 e k ) of the antecedent variable of the standard fuzzy control rule is replaced with the label of the representative value substituted as the antecedent variable, and A fuzzy control rule is generated by replacing the output value (du ijk ) with the calculated real value.

而して、生成されたファジィ制御ルールは、入力変数
分割回路(92)で生成されたメンバシップ関数と共に、
ファジィ制御知識ベース(4)に記憶される。これによ
り、最適化されたPID定数に基づく超平面フィードバッ
ク則に極めて近似するファジィ制御知識ベースが自動的
に構築される。
Thus, the generated fuzzy control rule is used together with the membership function generated by the input variable dividing circuit (92),
It is stored in the fuzzy control knowledge base (4). This automatically builds a fuzzy control knowledge base that is very close to the hyperplane feedback rule based on the optimized PID constants.

尚、PID制御系でなく、PI制御系あるいはPD制御系で
は、夫々の前件部変数(入力変数)の代表値から後件部
の実数値duが算出される。
In the PI control system or the PD control system instead of the PID control system, the real value du of the consequent part is calculated from the representative value of each antecedent part variable (input variable).

例えば、PI制御系では、 duij=TI ・ei+P・dej i=1,…,L、j=1,…,M、 で算出され、PD制御系では、 dujk=P・dej+TD ・d2ek i=1,…,M、k=1,…,N で算出される。For example, in the PI control system, du ij = T I * · e i + P * · de ji = 1,..., L, j = 1,..., M, and in the PD control system, du jk = P * · De j + T D * · d 2 e k i = 1,..., M, k = 1,.

次に、パラメータ・ファジィ知識変換回路(9)で生
成されファジィ制御知識ベース(4)に記憶されたファ
ジィ制御知識のチューニングについて説明する。この場
合、スイッチ(7)(22)は切換回路(21)により全て
b側に切換えられる。
Next, tuning of fuzzy control knowledge generated by the parameter / fuzzy knowledge conversion circuit (9) and stored in the fuzzy control knowledge base (4) will be described. In this case, the switches (7) and (22) are all switched to the b side by the switching circuit (21).

尚、ここでは、簡単のために、生成されたファジィ制
御知識のファジィ制御ルールは、後件部が実数値である
ような簡易推論を用いるものとする。そして、ファジィ
制御ルールは、前件部変数に制御偏差ejと制御偏差の1
階差分dejをとり、後件部変数に操作量の1階差分duj
とる。
Here, for the sake of simplicity, the fuzzy control rule of the generated fuzzy control knowledge uses a simple inference such that the consequent part is a real value. The fuzzy control rule is based on the control deviation e j and the control deviation 1
The floor difference de j is taken, and the first-order difference du j of the operation amount is taken as the consequent variable.

制御偏差ejと制御偏差の1階差分dejのファジィ分割
は任意であるが、ここでは、制御偏差ejと制御偏差の1
階差分dejを、第14図に示す様に、いずれも7つ(NB:ne
gative big、NM:negative medium、NS:negative smal
l、ZO:zero、PS:positive small、PM:positive mediu
m、PB:positive big)に分割し、第15図に示すような13
個のファジィ制御ルールが設定されているとする。無
論、第15図の空白部分に更にルールが追加されていても
構わない。
Although fuzzy division of the first-order difference de j of the control deviation e j and the control deviation is arbitrary, here, the control deviation e j and the control deviation 1
As shown in FIG. 14, the floor difference de j is seven (NB: ne
gative big, NM: negative medium, NS: negative smal
l, ZO: zero, PS: positive small, PM: positive mediu
m, PB: Positive big)
It is assumed that fuzzy control rules have been set. Of course, further rules may be added to the blank portion in FIG.

第15図に示すファジィ制御ルールは次のように表され
る。
The fuzzy control rule shown in FIG. 15 is expressed as follows.

但し、最新(現在)のサンプル時点をjとし、 ej=r−yj,dej=ej−ej-1 duj=uj−uj-1 r:設定値、yj:制御応答、ej:制御偏差、dej:制御偏差
の1階差分、duj=操作量ujの1階差分である。
However, the sample point of time of the most recent (current) and j, e j = r-y j, de j = e j -e j-1 du j = u j -u j-1 r: set value, y j: Control Response, e j : control deviation, de j : first-order difference of control deviation, du j = first-order difference of operation amount u j .

前件部のメンバシップの関数は第14図に示した通りで
あり、後件部のメンバシップ関数を第16図に示す。本実
施例では、後件部のメンバシップ関数は、実数値hi(i
=1〜7)に置き換えたものである。
The membership function of the antecedent part is as shown in FIG. 14, and the membership function of the consequent part is shown in FIG. In this embodiment, the membership function of the consequent is a real value h i (i
= 1 to 7).

ファジィ制御回路(5)では、入力ej、dejが与えら
れたとき、出力dujは次式で得られる。
In the fuzzy control circuit (5), when inputs e j and de j are given, an output du j is obtained by the following equation.

但し、wiはi番めのルールの、ej、dejに対するルー
ル成立度である。
Here, w i is the rule fulfillment degree of the i-th rule with respect to e j and de j .

そして、斯様にして得られた操作量の1階差分du
jは、上述の通り、加算器(6)にて、一つ前のサンプ
ル時点j−1における操作量uj-1とか和、 uj=uj-1+duj の加算演算が行われて操作量ujが求められ、制御対象
(1)にこの操作量ujが加えられて制御対象(1)の制
御が行われる。
Then, the first order difference du of the operation amount obtained in this manner is
As described above, j is the sum of the manipulated variable u j-1 and the sum at the previous sample time point j−1, and u j = u j−1 + du j is performed by the adder (6). An operation amount u j is obtained, and the operation amount u j is added to the control object (1) to control the control object (1).

このようなファジィ制御ルールのチューニングは、現
在のサンプル時点jで観測された制御応答yJを、予め制
定され理想応答設定回路(10)に記憶されている理想応
答yj゜に一致させるように、現在の制御状態に影響があ
ると考えられる現在のサンプル時点jよりsサンプル前
に用いたファジィ制御ルールの後件部の実数値の修正量
を応答偏差ej゜、及びsサンプル間の応答偏差の変化分
dej゜の符号及びその値の大きさに応じてファジィ推論
することにより求め、制御ルールの後件部の実数値を増
減することにより行う。
Such tuning of the fuzzy control rule is performed so that the control response y J observed at the current sampling point j matches the ideal response y j゜ that has been previously set and stored in the ideal response setting circuit (10). The correction value of the real value of the consequent part of the fuzzy control rule used s samples before the current sample time j considered to affect the current control state is the response deviation e j゜ and the response between the s samples. Deviation change
It is obtained by fuzzy inference according to the sign of de j゜ and its value, and is performed by increasing or decreasing the real value of the consequent part of the control rule.

ここで、ej゜=yj−yj゜ dej゜=ej゜−ej-s゜ ej゜:応答偏差、dej゜:sサンプル間の応答偏差の変
化分、yj゜:理想応答、yj:制御応答である。
Here, e j゜ = y j −y j゜ de j゜ = e j゜ −e js゜ e j゜: response deviation, de j゜: change in response deviation between s samples, y j゜: ideal Response, y j : Control response.

即ち、ファジィ制御回路(5)による制御対象(1)
の制御実行時、制御評価部(12)のファジィ制御評価回
路(14)には、制御対象(1)からの制御応答yJと理想
応答設定回路(10)に記憶されている理想応答yj゜が入
力され、応答偏差ej゜およびこの応答偏差ej゜とsサン
プル前のej-s゜との差分(変化分)dej゜を算出する。
これら応答偏差ej゜およびこの応答偏差ej゜とsサンプ
ル前のej-s゜との差分(変化分)dej゜は、ファジィ制
御ルールチューニング用入力変数レジスタ(17)に出力
され保持される。
That is, the control target (1) by the fuzzy control circuit (5)
When the control is executed, the fuzzy control evaluation circuit (14) of the control evaluation unit (12) stores the control response y J from the control target (1) and the ideal response y j stored in the ideal response setting circuit (10). It is゜Ga input response deviation e j ° and the response deviation e j ° s previous sample e js ° difference (variation) de j゜Wo calculated.
These response deviations e j ° and the response deviation e j ° s previous sample e js ° difference (variation) de j ° is, is output to the fuzzy control rules tuning input variable register (17) is held .

また、ファジィ制御回路(5)でのファジィ制御のた
めの各サンプル時における各ファジィ制御ルールの成立
度は、ルール成立度記憶回路(15)に記憶され、ファジ
ィ制御ルールチューニング用入力変数レジスタ(17)に
はルール成立度記憶回路(15)からルール成立度も入力
されている。このルール成立度記憶回路(15)の記憶内
容の一例を第23図に示す。
Also, the feasibility of each fuzzy control rule at each sampling for fuzzy control in the fuzzy control circuit (5) is stored in the rule fulfillment degree storage circuit (15), and the fuzzy control rule tuning input variable register (17) is stored. ) Also contains the rule fulfillment degree from the rule fulfillment degree storage circuit (15). FIG. 23 shows an example of the stored contents of the rule satisfaction degree storage circuit (15).

そして、ファジィ制御ルールチューニング用入力変数
レジスタ(17)から、応答偏差ej゜およびこの応答偏差
ej゜とsサンプル前のej-s゜との差分(変化分)de
j゜、及びルール成立度がスイッチ(22)を介してチュ
ーニング用ファジィ推論回路(20)にファジィ推論の入
力変数として入力される。
Then, from the fuzzy control rule tuning input variable register (17), the response deviation e j゜ and the response deviation
The difference (change) between e j゜ and e js前 before s samples
j゜ and the rule fulfillment degree are input to the tuning fuzzy inference circuit (20) through the switch (22) as input variables for fuzzy inference.

チューニング用ファジィ推論回路(20)は、入力され
た応答偏差ej゜およびこの応答偏差ej゜とsサンプル前
のej-s゜との差分(変化分)dej゜に応じて、ファジィ
制御ルールを最適化するためもファジィ推論を行う。
Tuning the fuzzy inference circuit (20) is responsive deviation entered e j ° and the response deviation e j ° s previous sample e js ° difference (variation) in accordance de j °, fuzzy control rules Fuzzy reasoning is also performed to optimize.

例えば、第20図Aを例に取ると、第20図Aでは、『現
時点jで応答偏差ej゜はNBは、かつsサンプル前と比較
して応答偏差はさらに減少して(dej゜がN)、理想応
答よりも小さい値の方向へ遠ざかっていく傾向にあるの
で、sサンプル前の操作量が少なすぎたと考えられ、s
サンプル前に用いた制御ルールの後件部の値を大きく増
加させなければならない』場合を示している。
For example, taking the Figure 20 A as an example, in FIG. 20 A, "the present time j in response deviation e j ° is the NB, and s sample preparation response deviation compared to further decrease (de j ° N), it tends to move away in the direction of a value smaller than the ideal response, so it is considered that the manipulated variable before s samples was too small, and s
The value of the consequent part of the control rule used before the sample must be greatly increased. "

これをファジィ制御ルールチューニング用ファジィル
ールで表現すると、時刻jにおいて、 IF ej゜ is NB,dej゜ is N,THEN dhj is PB 但し、dhi:i番めのファジィ制御ルールの後件部の値h
jの修正量 と表現される。
Expressing this as a fuzzy control rule tuning fuzzy rule, at time j, IF e j゜ is NB, de j゜ is N, THEN dh j is PB where dh i : the consequent of the i-th fuzzy control rule Part value h
It is expressed as the correction amount of j .

ファジィ制御ルールチューニング用ファジィルールの
前件部、後件部の変数のファジィ分割は、やはり任意で
あるが、応答偏差ej゜のファジィ分割例を第17図に、応
答偏差の1階差分dej゜のファジィ分割例を第18図に示
す。また、後件部のdhiのメンバシップ関数は、第19図
に示すように、チューニングのためのファジィ推論にお
いても簡略推論を用いるので、実数値piに置き換えたも
のとなる。
The fuzzy division of the variables in the antecedent and consequent parts of the fuzzy rule for fuzzy control rule tuning is also arbitrary, but FIG. 17 shows an example of the fuzzy division of the response deviation e j 、 and FIG. An example of fuzzy division of j゜ is shown in FIG. Further, membership functions of dh i of the consequent part, as shown in FIG. 19, since using a simplified inference even in fuzzy inference for tuning, and replaced with a real value p i.

即ち、PBはp7に対応するので、上述のチューニング用
ファジィルールは、 IF ej゜ is NB,dej゜ is N,THEN dhi is p7 となる。
In other words, PB because corresponds to p 7, above the tuning fuzzy rules, and IF e j ° is NB, de j ° is N, and THEN dh i is p 7.

第17図と、第18図に示すファジィ分割全てに対応し
た、理想応答yj゜に対する制御応答yjの発生の仕方を第
20図A乃至Oに示す。第20図に対応するファジィ制御ル
ールチューニング用ファジィルールを表形式で表すと第
21図のようになる。
FIGS. 17 and 18 show how to generate a control response y j corresponding to the ideal response y j対 応 corresponding to all the fuzzy divisions shown in FIG.
20 Shown in FIGS. The fuzzy rules for fuzzy control rule tuning corresponding to FIG.
It looks like Figure 21.

尚、このチューニング用ファジィルールは第21図のよ
うに全ての場合について記述する必要はなく、例えば第
22図のように、代表的なパターンに対するものだけの記
述でもよい。
This tuning fuzzy rule does not need to be described in all cases as shown in FIG.
As shown in FIG. 22, the description may be only for typical patterns.

チューニング用ファジィ推論回路(20)は、ファジィ
制御ルールチューニング用ファジィ知識ベース(19)に
記憶されたメンバシップ関数(第17図乃至第18図)や第
21図(あるいは第22図)のファジィ制御ルールチューニ
ング用ファジィルールに基づいて、制御評価部(12)の
ファジィ制御評価回路(14)で計算された応答偏差e
j゜、および応答偏差の変化分(応答偏差の1階差分)d
ej゜が与えられたとき、簡略推論によって制御ルールの
後件部の修正量dhiとして、 (但し、チューニング用ファジィルールの総数をm個と
し、k番めのチューニング用ファジィルールの、ej゜、
dej゜に対するルール成立度をμとする) を演算して求める。
The fuzzy inference circuit for tuning (20) includes a membership function (FIGS. 17 and 18) stored in the fuzzy knowledge base for fuzzy control rule tuning (FIGS. 17 and 18).
The response deviation e calculated by the fuzzy control evaluation circuit (14) of the control evaluation unit (12) based on the fuzzy control rule tuning fuzzy rule of FIG. 21 (or FIG. 22).
j゜ and the change in response deviation (first-order difference in response deviation) d
When e j゜ is given, by simple inference, the modification amount dh i of the consequent part of the control rule is (However, the total number of tuning fuzzy rules is m, and the k-th tuning fuzzy rule is e j 、,
The degree of rule establishment for de j゜ is defined as μ k ).

そして、ファジィ制御ルールの後件部の値hiは、sサ
ンプル前に操作量を演算するために用いられた全てのフ
ァジィ制御ルールに対して、現在のサンプル時点jで次
式により修正される。
Then, the value h i of the consequent part of the fuzzy control rule is corrected by the following equation at the current sampling point j for all the fuzzy control rules used for calculating the manipulated variable before s samples. .

hi NEW=hi OLD+w(j-s)・dhi 但し、 w(j-s):(j−s)時点の1番めのファジィ制御ルール
の成立度 hi OLD :(j−s)時点で使用されたファジィ制御ルー
ルの後件部の値 hi NEW :j時点で修正されたファジィ制御ルールの後件部
の値 である。
h i NEW = h i OLD + w (js) · dh i where w (js) : the degree of satisfaction of the first fuzzy control rule at (j−s) h i OLD : used at (j−s) The value of the consequent part of the modified fuzzy control rule h i NEW : The value of the consequent part of the fuzzy control rule modified at the time point j.

w(j-s)は、(j−s)時点における操作量の1階差分
du(j-s)を算出する際に、ファジィ制御回路(5)にお
いて各ファジィ制御ルールに対して求まっているルール
成立度で、ルール成立度記憶回路(15)、ファジィ制御
ルールチューニング用入力変数レジスタ(17)を介して
チューニング用ファジィ推論回路(20)に入力されてい
る。
w (js) is the first-order difference of the manipulated variable at the point (j−s)
When calculating du (js) , the rule fulfillment degree obtained for each fuzzy control rule in the fuzzy control circuit (5) is used as a rule fulfillment degree storage circuit (15), and a fuzzy control rule tuning input variable register ( It is input to the fuzzy inference circuit for tuning (20) via 17).

斯様にして得られたhi NEWに、ファジィ制御知識ベー
ス(4)の、(j−s)時点で使用されたファジィ制御
ルールの後件部の値が修正される。
The value of the consequent part of the fuzzy control rule used at the point (j−s) in the fuzzy control knowledge base (4) is corrected to the h i NEW thus obtained.

このようなファジィ制御ルールのチューニングは、例
えば、 で示される終了判定基準が満足するまで、制御対象
(1)の制御中、前回のチューニング後のファジィ制御
ルールを初期ルールとして判定基準が満足されるまで、
実時間のチューニングが繰り返し行われる。尚、φは終
了判定基準の値である。
Tuning of such fuzzy control rules, for example, During the control of the control target (1), until the end criterion indicated by is satisfied, the fuzzy control rule after the previous tuning is used as an initial rule until the criterion is satisfied.
Real-time tuning is repeated. Here, φ is the value of the end judgment criterion.

(ト)発明の効果 本発明は、以上の説明から明らかなように、PID定数
の修正を、制御応答から求められる特徴量と制御目標値
との差である制御目標偏差を入力変数とするファジィ推
論で行うことにより、異なる制御状況に応じた異なる制
御目標が与えられた場合でも。従来の様に夫々の制御目
標に対して予めチューニング用知識ベースを複数準備し
ておくことなく、1種類のPID定数チューニング用ファ
ジィ知識ベースだけで、制御対象あるいはその特性プロ
セスに合った任意の制御目標を達成するようにPID定数
の最適化が行える。
(G) Effect of the present invention As is apparent from the above description, the present invention provides a fuzzy correction of a PID constant using a control target deviation, which is a difference between a feature value obtained from a control response and a control target value, as an input variable. Even if different control targets are given according to different control situations by performing inference. Rather than preparing multiple tuning knowledge bases in advance for each control target as in the past, only one type of fuzzy knowledge base for tuning PID constants can be used for any control suited to the control target or its characteristic process. PID constants can be optimized to achieve goals.

そして、パラメータ・ファジィ知識変換回路により、
任意に設定される前件部変数の分割数と範囲に従って、
最適化されたPID定数に基づくフィードバック則に極め
て近似した制御を行うファジィ制御ルールが自動的に生
成される。即ち、従来人手で行っていたファジィ制御ル
ールの構築が自動化される。また、このとき、最適化さ
れたPID定数に基づくフィードバック則に極めて近似し
た制御を行うファジィ制御ルールの構築がされるので、
少なくともPID制御と同等の制御ができ、従来の制御量
の状態軌跡に沿って構築されたファジィ制御ルールより
も良好な制御を行うことが可能になる。
Then, by the parameter / fuzzy knowledge conversion circuit,
According to the number of divisions and range of the antecedent variable that is arbitrarily set,
A fuzzy control rule that performs control that is very close to the feedback rule based on the optimized PID constant is automatically generated. That is, the construction of the fuzzy control rules, which has been performed manually, is automated. Also, at this time, a fuzzy control rule that performs a control that is very close to the feedback rule based on the optimized PID constant is constructed,
At least the same control as the PID control can be performed, and it is possible to perform better control than the fuzzy control rule constructed along the state trajectory of the conventional control amount.

更には、ファジィ制御ルールの後件部の修正量の推論
にファジィ推論を適用することにより、応答偏差ej゜及
び応答偏差の変化分dej゜(応答偏差の1階差分)の大
きさに応じて、より精密なファジィ制御ルールのチュー
ニングがされる。そして、理想応答と初期制御ルールに
よる応答との差(初期応答偏差)がある程度大きい場合
のチューニングも可能になり、チューニングのロバスト
性および収束効率の改善が図れる。
Furthermore, by applying the fuzzy inference to the inference of the correction amount of the consequent part of the fuzzy control rule, the response deviation e j゜ and the variation of the response deviation de j゜ (the first-order difference of the response deviation) can be reduced. Accordingly, more precise tuning of the fuzzy control rules is performed. Then, tuning when the difference between the ideal response and the response according to the initial control rule (initial response deviation) is large to some extent becomes possible, and the robustness of tuning and the convergence efficiency can be improved.

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

第1図は本発明装置一実施例の概略構成図、第2図は本
発明一実施例に係る制御出力の応答波形の一例と特徴量
を示す模式図、第3図乃至第5図は本発明一実施例に係
るPID定数のチューニングのためのファジィ推論におけ
る入力変数のメンバシップ関数の一実施例を示す図、第
6図乃至第8図は本発明一実施例に係るPID定数のチュ
ーニングのためのファジィ推論における出力変数のメン
バシップ関数の一実施例を示す図、第9図は本発明一実
施例に係るPID定数チューニング用ファジィルールの一
例を示す図、第10図は本発明一実施例に係るPID定数の
チューニングのためのファジィ推論における制御偏差の
大きさに対する制御目標値を示す図、第11図は本発明一
実施例に係る制御偏差の大きさに対するPID定数を示す
図、第12図は本発明一実施例に係るパラメータ・ファジ
ィ知識変換回路の概略構成図、第13図は本発明一実施例
に係るファジィ制御ルールの生成における前件部変数の
メンバシップ関数を示す図、第14図は本発明一実施例に
係るファジィ制御ルールの前件部のメンバシップ関数を
示す図、第15図は本発明一実施例に係るファジィ制御ル
ールを示す図、第16図は本発明一実施例に係るファジィ
制御ルールの後件部のメンバシップ関数(実数値)を示
す図、第17図及び第18図は本発明一実施例に係るファジ
ィ制御ルールチューニング用ファジィルールの前件部の
メンバシップ関数を示す図、第19図は本発明一実施例に
係るファジィ制御ルールチューニング用ファジィルール
の後件部のメンバシップ関数(実数値)を示す図、第20
図は理想応答に対する制御応答の状態を示す図、第21図
及び第22図は本発明一実施例に係るファジィ制御ルール
チューニング用ファジィルールを示す図、第23図は本発
明一実施例に係るルール成立度記憶回路における記憶内
容の一例を示す図、第24図は本発明一実施例に係る理想
応答設定回路において設定された理想応答の一例を示す
図である。 (1)……制御対象、(2)……PIDパラメータメモリ
(パラメータ格納手段)、(3)……PID演算回路(PID
演算手段)、(4)……ファジィ制御知識ベース(制御
用ファジィ知識記憶手段)、(5)……ファジィ制御回
路(ファジィ制御手段)、(9)……パラメータ・ファ
ジィ知識変換回路(変換手段)、(10)……理想応答設
定回路(理想応答記憶手段)、(11)……制御目標値算
出回路(制御目標値算出手段)、(12)……制御評価
部、(13)……PID制御評価回路(PID制御評価手段)、
(14)……ファジィ制御評価回路(ファジィ制御評価手
段)、(15)……ルール成立度記憶回路(ルール成立度
記憶手段)、(18)……PID定数チューニング用ファジ
ィ知識ベース、(19)……ファジィ制御ルールチューニ
ング用ファジィ知識ベース、(20)……チューニング用
ファジィ推論回路(チューニング用ファジィ推論手
段)、(21)……切換回路、(91)……分割情報レジス
タ(分割情報格納手段)、(92)……入力変換分割回路
(入力変数分割手段)、(93)……ファジィルール生成
回路(後件部決定手段)、(94)……超平面フィードバ
ック則生成部。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of the device of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a response waveform of a control output according to an embodiment of the present invention, and characteristic amounts, and FIGS. FIG. 6 is a diagram showing an embodiment of a membership function of an input variable in fuzzy inference for tuning of a PID constant according to an embodiment of the present invention. FIGS. 6 to 8 show tuning of a PID constant according to an embodiment of the present invention. FIG. 9 is a diagram showing an example of a membership function of an output variable in fuzzy inference for the purpose, FIG. 9 is a diagram showing an example of a fuzzy rule for tuning a PID constant according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 11 is a diagram showing a control target value with respect to the magnitude of a control deviation in fuzzy inference for tuning of a PID constant according to an example. FIG. 11 is a diagram showing a PID constant with respect to the magnitude of a control deviation according to an embodiment of the present invention. FIG. 12 shows an embodiment of the present invention. FIG. 13 is a diagram showing a membership function of an antecedent variable in generating a fuzzy control rule according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 15 is a diagram showing a membership function of the antecedent part of the fuzzy control rule according to the present invention, FIG. 15 is a diagram showing a fuzzy control rule according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIGS. 17 and 18 show membership functions (real values) of the consequent part, and FIGS. 17 and 18 show membership functions of the antecedent part of the fuzzy rule for fuzzy control rule tuning according to an embodiment of the present invention. FIG. 19 is a diagram showing a membership function (real value) of a consequent part of a fuzzy rule for fuzzy control rule tuning according to an embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a diagram showing a state of a control response to an ideal response, FIGS. 21 and 22 are diagrams showing a fuzzy rule for fuzzy control rule tuning according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 24 is a diagram showing an example of contents stored in a rule satisfaction degree storage circuit, and FIG. 24 is a diagram showing an example of an ideal response set in an ideal response setting circuit according to an embodiment of the present invention. (1) ... controlled object, (2) ... PID parameter memory (parameter storage means), (3) ... PID operation circuit (PID
Calculation means), (4) fuzzy control knowledge base (control fuzzy knowledge storage means), (5) fuzzy control circuit (fuzzy control means), (9) parameter / fuzzy knowledge conversion circuit (conversion means) ), (10) ... ideal response setting circuit (ideal response storage means), (11) ... control target value calculation circuit (control target value calculation means), (12) ... control evaluation section, (13) ... PID control evaluation circuit (PID control evaluation means),
(14)… fuzzy control evaluation circuit (fuzzy control evaluation means), (15)… rule satisfaction degree storage circuit (rule satisfaction degree storage means), (18)… fuzzy knowledge base for PID constant tuning, (19) ... Fuzzy control rule tuning fuzzy knowledge base, (20)... Tuning fuzzy inference circuit (tuning fuzzy inference means), (21)... Switching circuit, (91)... Division information register (division information storage means) ), (92) ... an input conversion division circuit (input variable division means), (93) ... a fuzzy rule generation circuit (consequent part determination means), (94) ... a hyperplane feedback rule generation section.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−186402(JP,A) 特開 昭62−143103(JP,A) 特開 昭62−135902(JP,A) 特開 平4−76702(JP,A) 特開 平1−293401(JP,A) 特開 平1−258003(JP,A) 特許2532967(JP,B2) 特許2532976(JP,B2) 前田幹夫、外1名、「自己調整ファジ ィコントローラ」、計測自動制御学会論 文集、昭和63年2月、第24巻、第2号、 P.191−197 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G05B 13/00 - 13/04 G06F 9/44 554Continuation of front page (56) References JP-A-2-186402 (JP, A) JP-A-62-143103 (JP, A) JP-A-62-135902 (JP, A) JP-A-4-76702 (JP, A) , A) JP-A-1-293401 (JP, A) JP-A-1-258003 (JP, A) Patent 2532967 (JP, B2) Patent 2532976 (JP, B2) Mikio Maeda, one other, "self-adjusting fuzzy Controllers, Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers, February 1988, Vol. 24, No. 2, p. 191-197 (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G05B 13/00-13/04 G06F 9/44 554

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】PID制御のためのPID定数を少なくとも一つ
格納するパラメータ格納手段と、該パラメータ格納手段
に格納されたPID定数に基づいて制御対象からの制御応
答に応じて制御対象の制御を行うPID演算手段と、制御
対象の制御応答から評価のための特徴量を求め該特徴量
と制御目標値との差である制御目標偏差を出力するPID
制御評価手段と、制御目標偏差に応じてPID定数のチュ
ーニングを行うためのファジィ知識を記憶したPID定数
チューニング用ファジィ知識ベースと、PID定数に基づ
いてメンバシップ関数とファジィ制御ルールからなる制
御用ファジィ知識を生成する変換手段と、該変換手段で
生成された制御用ファジィ知識を記憶する制御用ファジ
ィ知識記憶手段と、該制御用ファジィ知識記憶手段に記
憶された制御用ファジィ知識に基づいて制御対象からの
制御応答に応じて制御対象の制御を行うファジィ制御手
段と、該ファジィ制御手段における制御応答に対するフ
ァジィ制御ルールの成立度を記憶するルール成立度記憶
手段と、制御対象の理想的な応答を記憶する理想応答記
憶手段と、制御対象の制御応答と理想応答記憶手段に記
憶された理想的な応答との差である応答偏差及びその変
化分の大きさを出力するファジィ制御評価手段と、応答
偏差とその変化分の大きさに応じてファジィ制御ルール
のチューニングを行うためのファジィ知識を記憶したフ
ァジィ制御ルールチューニング用ファジィ知識ベース
と、PID定数チューニング用ファジィ知識ベースに記憶
されたファジィ知識に基づきPID制御評価手段から出力
された制御目標偏差に応じてパラメータ格納手段に格納
されたPID定数の修正を行う、あるいはファジィ制御ル
ールチューニング用ファジィ知識ベースに記憶されたフ
ァジィ知識に基づきルール成立度記憶手段に記憶された
成立度とファジィ制御評価手段から出力される応答偏差
及びその変化分の大きさに応じて制御用ファジィ知識記
憶手段に記憶されたファジィ制御ルールの修正を行うチ
ューニング用ファジィ推論手段とを備えることを特徴と
するファジィ知識構築装置。
A parameter storage means for storing at least one PID constant for PID control, and a control of a control target in accordance with a control response from the control target based on the PID constant stored in the parameter storage means. PID calculating means for performing, and a PID for obtaining a characteristic amount for evaluation from a control response of a control target and outputting a control target deviation which is a difference between the characteristic amount and a control target value.
A control evaluation means, a fuzzy knowledge base for tuning PID constants for tuning the PID constants according to the control target deviation, and a fuzzy control fuzzy comprising membership functions and fuzzy control rules based on the PID constants. Conversion means for generating knowledge, control fuzzy knowledge storage means for storing the control fuzzy knowledge generated by the conversion means, and a control object based on the control fuzzy knowledge stored in the control fuzzy knowledge storage means Fuzzy control means for controlling a control object in accordance with a control response from the control means, a rule satisfaction degree storage means for storing the degree of satisfaction of a fuzzy control rule for the control response in the fuzzy control means, and an ideal response of the control object. Ideal response storage means for storing the control response of the control object and the ideal response stored in the ideal response storage means. Fuzzy control evaluation means for outputting the response deviation as the difference and the magnitude of the change, and a fuzzy control rule storing fuzzy knowledge for tuning the fuzzy control rule according to the response deviation and the magnitude of the change A fuzzy knowledge base for tuning, and a PID constant stored in the parameter storage means are corrected according to the control target deviation output from the PID control evaluation means based on the fuzzy knowledge stored in the fuzzy knowledge base for PID constant tuning. Alternatively, based on the fuzzy knowledge stored in the fuzzy knowledge base for fuzzy control rule tuning, control is performed in accordance with the satisfaction degree stored in the rule satisfaction degree storage means, the response deviation output from the fuzzy control evaluation means, and the magnitude of the change. The fuzzy control rules stored in the fuzzy knowledge storage Fuzzy knowledge builder, characterized in that it comprises a tuning fuzzy inference means.
【請求項2】前記変換手段は、前件部変数となる入力変
数の分割数及び範囲を格納する分割情報格納手段と、該
分割情報格納手段に格納された分割数及び範囲に応じて
入力変数をファジィ分割しその入力変数のメンバシップ
関数を生成する入力変数分割手段と、該入力変数分割手
段で分割された入力変数の各分割部分の代表値と前記パ
ラメータ格納手段に格納されたパラメータの値に従って
ファジィ制御ルールの後件部を計算しファジィ制御ルー
ルを生成する後件部決定手段とを備えることを特徴とす
る請求項1記載のファジィ知識構築装置。
2. The division means stores division information and a range of an input variable serving as an antecedent variable, and an input variable according to the division number and the range stored in the division information storage means. Variable dividing means for fuzzy dividing the input variables to generate membership functions of the input variables, a representative value of each divided portion of the input variable divided by the input variable dividing means, and a value of the parameter stored in the parameter storing means. 2. A fuzzy knowledge construction apparatus according to claim 1, further comprising: a consequent part determining means for calculating a consequent part of the fuzzy control rule according to the above formula and generating a fuzzy control rule.
【請求項3】前記理想応答記憶手段に記憶された理想的
な応答から制御目標値を求めて前記PID制御評価手段に
出力する制御目標値算出手段を備えることを特徴とする
請求項1もしくは2記載のファジィ知識構築装置。
3. A control target value calculation means for obtaining a control target value from an ideal response stored in said ideal response storage means and outputting the control target value to said PID control evaluation means. The described fuzzy knowledge construction device.
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前田幹夫、外1名、「自己調整ファジィコントローラ」、計測自動制御学会論文集、昭和63年2月、第24巻、第2号、P.191−197

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