JPH05257695A - Automatic rule generating system - Google Patents
Automatic rule generating systemInfo
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- JPH05257695A JPH05257695A JP4057787A JP5778792A JPH05257695A JP H05257695 A JPH05257695 A JP H05257695A JP 4057787 A JP4057787 A JP 4057787A JP 5778792 A JP5778792 A JP 5778792A JP H05257695 A JPH05257695 A JP H05257695A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rule
- input
- network
- rules
- inference
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- Pending
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、プロセス制御,機器制
御などの分野におけるファジィ推論機構をもつ制御装置
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device having a fuzzy inference mechanism in the fields of process control, equipment control and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】ファジィ推論機構における一般的な知識
獲得法は、熟練オペレータ等から、“あいまい”な情報
より成るノウハウを引き出し、それをもとにして推論ル
ール及び入出力変数の各メンバシップ関数の形状を決定
する方法である。しかし、過不足なくルールを表現する
のはルール数が多くなるにつれて困難となる。従来の装
置は、特開平2−89103号公報に記載のように、メンバシ
ップ関数の調整を容易にする配慮はなされているが、い
かに効率よくルールを記述、あるいは生成するかについ
ては述べられていない。2. Description of the Related Art A general knowledge acquisition method in a fuzzy inference mechanism is to draw out know-how consisting of "fuzzy" information from a skilled operator and the like, and based on this, inference rules and membership functions of input / output variables. It is a method of determining the shape of. However, it becomes difficult to express the rules without excess or deficiency as the number of rules increases. As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-89103, the conventional device is designed to facilitate adjustment of the membership function, but it is described how to efficiently describe or generate rules. Absent.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、ルー
ルの生成に関しては考慮されておらず、対象システムに
おいてルールやメンバシップ関数を調整しながら十分な
オフラインにおけるシミュレーションをする必要があっ
た。The above-mentioned prior art does not consider the generation of rules, and it is necessary to perform a sufficient offline simulation while adjusting the rules and membership functions in the target system.
【0004】本発明は、学習により最適なルールを効率
的にかつ自動的に生成させることにある。The present invention is to efficiently and automatically generate an optimum rule by learning.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、入力変数と出力変数に対して、各ラベル(その変数
のとり得る値の範囲を“大きい”,“中位”,“小さ
い”等の表現を用いて分類したもの)に対応したノード
(接点)と、それらを結ぶ重み付きのアーク(線分)よ
り成るネットワークを設けた。このネットワークに対し
て、過去の最適な入出力データの組を用いて学習を行な
わせたネットワーク内の各アークの重みを動的に変更さ
せ、その重みの大小により各変数間の関連を見い出し、
ルールを生成させるようにしたものである。In order to achieve the above object, for each input variable and output variable, each label (the range of values that the variable can take is "large", "medium", "small"). A network consisting of nodes (contact points) corresponding to (classified using expressions such as) and weighted arcs (line segments) connecting them is provided. For this network, we dynamically change the weight of each arc in the network that was trained using the optimal input / output data set in the past, and find the relation between each variable by the magnitude of the weight.
It is designed to generate rules.
【0006】[0006]
【作用】前述のネットワークはルール学習時、次のよう
に動作する。すなわち、各入力変数の入力データの大き
さに応じて入力側の各ノードへの入力値を決定する。次
にそれらのノードから出力側と結ばれている各アーク
へ、出力変数のデータの大きさに応じて入力値を分配す
る。これにより各アークの重み付けを行ない、すべての
入出力データの組に対して同様の重み付け更新(加算)
を行なうことにより、ネットワーク内に入出力変数間の
関係を表わす重み付けが行なわれる。次に、このネット
ワークを用いて、ルール抽出部が次のようにルールを抽
出する。すなわち、ある一定値以上の重みを有するアー
クをすべて選び出し、それらのアークの両端にあるノー
ドが表わす変数とラベルの組よりルールを生成する。例
えば、入力側ノードが、変数IV1のラベル“中位”
で、出力側のそれが、変数OV2のラベル“小さい”な
らば、このアークにより生成されるルールは、“もしI
V1=中位 ならば OV2=小さい”となる。The above-described network operates as follows when learning rules. That is, the input value to each node on the input side is determined according to the size of the input data of each input variable. Next, the input value is distributed to each arc connected from those nodes to the output side according to the size of the data of the output variable. By doing this, each arc is weighted and the same weight update (addition) is applied to all input / output data sets.
By performing, the weighting is performed in the network to represent the relationship between the input and output variables. Next, using this network, the rule extraction unit extracts rules as follows. That is, all arcs having weights equal to or greater than a certain fixed value are selected, and a rule is generated from a set of variables and labels represented by nodes at both ends of those arcs. For example, if the input side node has the label “medium” of the variable IV1
Then, if it on the output side is the label "small" of the variable OV2, the rule generated by this arc is "if I
If V1 = medium, then OV2 = small.
【0007】[0007]
【実施例】以下、本発明の実施例を示す。EXAMPLES Examples of the present invention will be shown below.
【0008】図1において、ファジィ推論の実行は、ル
ール3を知識ベース2に取り込んで、これを推論機構1
が実行することにより行なわれる。本発明においては、
過去の最適なデータよりなる入出力データ7の組を用い
てルール生成機構6がルールを自動的に生成する。ここ
で、ルール生成機構6は、入出力変数間の関係を表わす
ネットワークを用いて、学習によりネットワーク内に入
出力変数間の関係を見い出すネットワーク重み付け決定
部5及び、このネットワークよりルールを抽出するルー
ル抽出部4よりなる。In FIG. 1, fuzzy inference is performed by incorporating rule 3 into knowledge base 2 and executing this inference mechanism 1.
Is executed by executing. In the present invention,
The rule generation mechanism 6 automatically generates a rule using a set of input / output data 7 consisting of past optimum data. Here, the rule generation mechanism 6 uses a network representing the relationship between the input and output variables to find a relationship between the input and output variables in the network by learning, and a rule for extracting rules from this network. The extraction unit 4 is included.
【0009】次に、図2において入出力変数とネットワ
ークについて示す。まず、図2−(1)のように、n個
の入力変数とm個の出力変数をもつシステムを考える。
ここで、簡単のために個々の変数のとり得る値の範囲を
0〜100とすると、図2−(2)に示すように、おの
おの変数に対して、“大きい”,“中位”,“小さい”
というラベル及び、そのラベルのとり得る範囲を定める
ことができる(メンバシップ関数)。こうすることによ
り、各ラベルの入力値に対する適合度を次のように得る
ことができる。すなわち、入力変数IV1が図2−
(2)のようなメンバシップ関数を有する場合、IV1
=10のときIV1が“小さい”度合いは100であ
り、IV1=35のときIV1が“小さい”度合いは2
5“中位”である度合いは75となる。Next, FIG. 2 shows input / output variables and networks. First, consider a system having n input variables and m output variables as shown in FIG.
Here, for the sake of simplicity, assuming that the range of possible values of individual variables is 0 to 100, as shown in FIG. 2- (2), "large", "medium", "small"
Label and the range of the label can be defined (membership function). By doing so, the goodness of fit for the input value of each label can be obtained as follows. That is, the input variable IV1 is shown in FIG.
If there is a membership function like (2), then IV1
= 10, the degree of "small" IV1 is 100, and when IV1 = 35, the degree of "small" IV1 is 2.
The degree of being 5 "medium" is 75.
【0010】一般に、ファジィルールは、IV1=中位
ならば OV1=大きい。In general, the fuzzy rule is OV1 = large when IV1 = medium.
【0011】のような表現をすることから、1ルール中
に1式のみを記述する場合を考えれば、表現できるルー
ルの数は、Since the above expression is used, the number of rules that can be expressed is:
【0012】[0012]
【数1】 [Equation 1]
【0013】(lυk:変数kにおけるラベルの数)と
なる。前述の例では、lυk=3であるため、表現でき
るルール数=3n×3mとなる。このことにより、図2
−(3)に示すように、各変数のラベルに対応したノー
ドと、それらを結んだアーク(入力側から出力側へのア
ーク)により、すべてのルールを表現したネットワーク
が得られる。(Lυk: number of labels in variable k) In the above-mentioned example, since lυk = 3, the number of expressible rules = 3n × 3m. As a result, FIG.
As shown in (3), the network corresponding to all the rules can be obtained by the nodes corresponding to the labels of the variables and the arcs connecting them (arcs from the input side to the output side).
【0014】次に、図3において、ネットワーク重み付
け決定部における重み付け決定方法を示す。まず、図3
−(1)のように、過去に蓄積された最適な入出力値の
組からなるデータファイルが存在するとする。ここで、
入力変数IVi(1≦i≦n)と出力変数OVj(1≦j
≦m)に注目して1回目と2回目の学習によりネットワ
ーク中の重み付けがどのように変化してゆくかを示す。
まず、1回目の入力データはIVi=35であり、この
入力値に対する各ラベルの適合度は、“小さい”=7
5,“中位”=25,“大きい”=0である(図3−
(2))。よって、図3−(3)のように入力側の各ノ
ードに、75,25,0が入力される。次に、出力値は
OVj=80であることから、この出力値に対する各ラ
ベルの適合度は、“小さい”=“中位”=0,“大き
い”=100となる。よって、出力側の“大きい”に対
応するノードに入力側からの値が100%分配される
(図3−(3))。ここで( )内の数字は前回までの
そのアークに対する重みを表わす。2回目の学習におい
ても同様であり、IVi=20に対して、“小さい”=
100,OVj=60に対して“中位”=“大きい”=
50となる、よって、入力側の“小さい”に対応するノ
ードから100が入力され、出力側の“中位”,“大き
い”に対応するノードに50ずつ分配される。ここで、
1回目に行なわれた重み付けによる重みを加算し結果と
して2回の学習後は図3−(5)のように各アークの重
みが決定される。Next, FIG. 3 shows a weight determining method in the network weight determining section. First, FIG.
-As in (1), it is assumed that there is a data file composed of a set of optimum input / output values accumulated in the past. here,
Input variable IVi (1 ≦ i ≦ n) and output variable OVj (1 ≦ j
Paying attention to ≦ m), we show how the weighting in the network changes by the first and second learning.
First, the first input data is IVi = 35, and the matching degree of each label with respect to this input value is “small” = 7.
5, "medium" = 25, "large" = 0 (Fig. 3-
(2)). Therefore, as shown in FIG. 3- (3), 75, 25, 0 are input to each node on the input side. Next, since the output value is OVj = 80, the conformity of each label to this output value is “small” = “medium” = 0 and “large” = 100. Therefore, 100% of the value from the input side is distributed to the node corresponding to "large" on the output side (Fig. 3- (3)). Here, the numbers in parentheses represent the weights up to the previous arc. The same is true in the second learning, and “small” = IVi = 20.
100, OVj = 60, “medium” = “large” =
Therefore, 100 is input from the node corresponding to “small” on the input side, and 50 is distributed to the nodes corresponding to “medium” and “large” on the output side. here,
The weights given by the first weighting are added, and as a result, after the second learning, the weight of each arc is determined as shown in FIG. 3- (5).
【0015】以上のような学習をくり返すにことによ
り、ネットワーク上の各アークの重みが決定される。By repeating the above learning, the weight of each arc on the network is determined.
【0016】次に、図4によりルール抽出部におけるル
ール抽出方法を示す。前述の重み付けられたネットワー
クにおける各アークについて、ある一定の値以上のもの
だけに注目したところ図4−(1)のようなアークが残
ったとする。ここで、1つのアークは1つのルールに対
応するが、のように2つのルールの条件部(もし…
…”の部分)を結合したり、のように結論部(”なら
ば……”の部分)を結合することにより、1つのルール
にすることができる。以上のようにして、ネットワーク
中の特徴あるアークよりルールを抽出することができる
(図4−(2))。Next, FIG. 4 shows a rule extracting method in the rule extracting section. Regarding each arc in the above-mentioned weighted network, when attention is paid only to a certain value or more, it is assumed that the arc as shown in FIG. 4- (1) remains. Here, one arc corresponds to one rule, but the conditional part of two rules (if ...
It is possible to make one rule by combining (...) parts) or combining conclusion parts ("if ..." parts) like. Rules can be extracted from a certain arc (Fig. 4- (2)).
【0017】[0017]
【発明の効果】本発明によれば、ルールが自動的に生成
されるため、ルールを作成する必要がなくなる。また、
過去の最適なデータや熟練オペレータのノウハウを反映
したデータ等を学習させるため、オフラインシミュレー
ションによるルールの正当性検証時間を大幅に短縮させ
ることができる。さらに、入出力変数間の関係を矛盾な
く抽出するため、論理的な重複・抜けがなくなり、簡潔
なルール表現となるため、推論実行時の速度向上及び信
頼性の向上が図れる。According to the present invention, since rules are automatically generated, there is no need to create rules. Also,
Since the optimum data in the past and the data reflecting the know-how of the skilled operator are learned, it is possible to significantly shorten the rule validity verification time by the offline simulation. Furthermore, since the relationships between the input and output variables are extracted without contradiction, logical duplication and omission are eliminated, and the rule expression is simplified, so that speedup and reliability at the time of inference execution can be improved.
【図1】全体構成図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram.
【図2】メンバシップ関数とネットワークを示す図であ
る。FIG. 2 is a diagram showing a membership function and a network.
【図3】ネットワーク重み付け決定部による学習を示す
図である。FIG. 3 is a diagram showing learning by a network weighting determination unit.
【図4】ルール抽出部によるルール抽出を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing rule extraction by a rule extraction unit.
1…推論機構、2…知識ベース、3…ルール、4…ルー
ル抽出部、5…ネットワーク重み付け決定部、6…ルー
ル生成機構、7…入出力データ。1 ... Inference mechanism, 2 ... Knowledge base, 3 ... Rule, 4 ... Rule extraction unit, 5 ... Network weighting determination unit, 6 ... Rule generation mechanism, 7 ... Input / output data.
Claims (1)
を管理する知識ベース、および知識ベースよりルールを
取り出して推論を実行する推論機構より成るファジイ推
論機構をもつ制御装置において、熟練オペレータの操作
等により得られた最適な入出力データの組を用いること
により対象システムが望ましい制御を行うような推論ル
ールを自動的に抽出するルール抽出部をルール生成機構
内に設けたことを特徴とするルール自動生成方式。1. A control device having a fuzzy inference mechanism including a rule generation mechanism for generating rules, a knowledge base for managing the rules, and an inference mechanism for fetching the rules from the knowledge base and executing inference. A rule automatic feature characterized by the fact that the rule generation mechanism is provided with a rule extraction unit that automatically extracts inference rules that allow the target system to perform the desired control by using the optimum input / output data set obtained by Generation method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4057787A JPH05257695A (en) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | Automatic rule generating system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4057787A JPH05257695A (en) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | Automatic rule generating system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05257695A true JPH05257695A (en) | 1993-10-08 |
Family
ID=13065599
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4057787A Pending JPH05257695A (en) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | Automatic rule generating system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05257695A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996020438A1 (en) * | 1994-12-28 | 1996-07-04 | Omron Corporation | Method and system for inference using hierarchy model, and method and system for control |
US6438532B1 (en) | 1997-01-25 | 2002-08-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Adjustment rule generating and control method and apparatus |
-
1992
- 1992-03-16 JP JP4057787A patent/JPH05257695A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996020438A1 (en) * | 1994-12-28 | 1996-07-04 | Omron Corporation | Method and system for inference using hierarchy model, and method and system for control |
US6438532B1 (en) | 1997-01-25 | 2002-08-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Adjustment rule generating and control method and apparatus |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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