JPH06274207A - Non-linear control device - Google Patents

Non-linear control device

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JPH06274207A
JPH06274207A JP8520293A JP8520293A JPH06274207A JP H06274207 A JPH06274207 A JP H06274207A JP 8520293 A JP8520293 A JP 8520293A JP 8520293 A JP8520293 A JP 8520293A JP H06274207 A JPH06274207 A JP H06274207A
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JP
Japan
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data
input
algorithm
signal
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP8520293A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahito Tanaka
雅人 田中
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Azbil Corp
Original Assignee
Azbil Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Azbil Corp filed Critical Azbil Corp
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Publication of JPH06274207A publication Critical patent/JPH06274207A/en
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Abstract

PURPOSE:To identify input/output (I/O) by a highly precise and simplified approx imate function by approximating characteristic distribution obtained by a fuzzy quantification 2nd group by a function after converting data relating to I/O into extended data and then normalizing, the converted data. CONSTITUTION:A CPU 10a adds the inverse of data relating to the I/O of a controlled system inputted from a man/machine interface 17 or a communication equipment 18 based upon modeling algorithm or variation to the data to generate extended data. A CPU 10b normalizes the data similarly to the operation of the CPU 10a and a CPU 10c analyzes the normalized data by the fuzzy quantification 2nd group method. A CPU 10d approximates characteristic distribution obtained by the analyzed result by means of a function. A signal input part 20 enters an input signal from a controlled object and a signal extending processing part 21 generates an extended input by adding the inverse of the input signal or variation to the signal. A CPU 10e executes algorithm for computing an output corresponding to the extended input by using the function generated by the CPU 10d.

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、制御モデルが未知の状
況で非線形制御を行う制御装置に関し、詳しくは、入出
力データを解析して入出力モデルを作成し、その入出力
モデルに基づいて入力信号に対応する制御信号を出力す
る非線形制御装置に関する。特に、数式モデルが得られ
ないプロセス等を対象とし、その入出力データに基づい
て入出力関係を同定する技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for performing non-linear control in a situation where a control model is unknown, and more specifically, it analyzes input / output data to create an input / output model, and based on the input / output model. The present invention relates to a non-linear control device that outputs a control signal corresponding to an input signal. In particular, the present invention relates to a technique for identifying a process or the like for which a mathematical model cannot be obtained, and identifying an input / output relationship based on the input / output data.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、制御モデルが未知の状況で非線形
制御を行う技術として、ファジィ理論に基づいて制御モ
デルを作成するファジィモデリングや、ニューラルネッ
トワークを用いる非線形情報処理技術が提案されてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, fuzzy modeling for creating a control model based on fuzzy theory and non-linear information processing technology using a neural network have been proposed as techniques for performing non-linear control in a situation where a control model is unknown.

【0003】しかしながら、従来のファジィモデリング
やニューラルネットワークを用いて非線形制御装置を構
成しようとすると、次の問題が生ずる。
However, when a non-linear controller is constructed by using the conventional fuzzy modeling or neural network, the following problems occur.

【0004】まず、ファジィモデリングを用いる場合
は、一般にモデリングアルゴリズムが複雑であり、しか
もファジィルールとメンバシップ関数によるモデルを作
成するので、大きなメモリが必要となる。また、ファジ
ィモデリングに基づく制御では演算時間が長くなる。
First, in the case of using fuzzy modeling, a modeling algorithm is generally complicated, and since a model is created by using fuzzy rules and membership functions, a large memory is required. Further, the control based on fuzzy modeling requires a long calculation time.

【0005】他方、ニューラルネットワークを用いる場
合は、与えられる入出力データに依存して適切なニュー
ラルネットワークの構造が変わってくるので、モデル作
成を全て自動的に行うのは困難である。また、繰り返し
学習を行うので、入出力データに基づくモデル作成に時
間がかかる。更に、作成されたモデルがブラックボック
スになってしまうので、オペレータの知識による微調整
が困難である。
On the other hand, when a neural network is used, it is difficult to perform all model creation automatically because the appropriate structure of the neural network changes depending on the input / output data given. In addition, since iterative learning is performed, it takes time to create a model based on input / output data. Furthermore, since the created model becomes a black box, it is difficult to make fine adjustments with the knowledge of the operator.

【0006】そこで、本発明者は、モデリングアルゴリ
ズムに「ファジィ数量化II類」の手法を採用した非線形
制御装置を提案した(特願平3−340700号)。こ
れに用いられるファジィ数量化II類は、ファジィ多変量
解析手法の一種である。
Therefore, the present inventor has proposed a non-linear control device which adopts the method of "fuzzy quantification type II" in the modeling algorithm (Japanese Patent Application No. 3-340700). The fuzzy quantification type II used for this is a kind of fuzzy multivariate analysis method.

【0007】ファジィ多変量解析は、通常の多変量解析
をファジィ数あるいはファジィ群まで扱うことができる
ように拡張されたものであり、これまで提案されている
主なファジィ多変量解析技術は、次のとおりである。
Fuzzy multivariate analysis is an extension of ordinary multivariate analysis to handle fuzzy numbers or fuzzy groups. The main fuzzy multivariate analysis techniques proposed so far are as follows. It is as follows.

【0008】ファジィ回帰分析 回帰分析の係数をファジィ数として扱うことにより可能
性線形回帰モデルを得る手法。
Fuzzy regression analysis A method of obtaining a possibility linear regression model by treating the coefficients of regression analysis as fuzzy numbers.

【0009】ファジィ時系列分析 時系列に与えられたファジィ数データを解析して時系列
モデルに可能性分布を反映する手法。
Fuzzy time series analysis A method of analyzing fuzzy number data given to a time series and reflecting the possibility distribution in the time series model.

【0010】ファジィ数量化I類 与えられた標本のファジィ群の中で、実数値をとる目的
関数と[0,1]の範囲内の値で示される質的な説明変
数との関係を求める手法。
Fuzzy Quantification Class I A method for obtaining the relationship between an objective function taking a real value and a qualitative explanatory variable represented by a value within the range of [0, 1] in a given fuzzy group of samples. .

【0011】ファジィ数量化II類 [0,1]の範囲内の値で示される質的な目的変数と
[0,1]の範囲内の値で示される質的な説明変数のデ
ータから、ファジィ群を表現する線形(一次)式を求め
る手法。
Fuzzy quantification II class From the data of qualitative objective variables represented by values in the range [0,1] and qualitative explanatory variables represented by values in the range of [0,1], fuzzy A method for finding a linear (first-order) expression that expresses a group.

【0012】ファジィ数量化III 類 [0,1]の範囲内の値で示される質的なデータを基
に、ファジィ群のメンバシップ関数値を考慮して各標本
およびカテゴリーを数量的に分類する手法。
Fuzzy Quantification III Based on qualitative data represented by values in the class [0,1], each sample and category are quantitatively classified in consideration of the membership function value of the fuzzy group. Technique.

【0013】ファジィ数量化IV類 ファジィ群に属する個体のメンバシップ関数値を考慮し
て、個体間の距離と親近性が単調な関係になるような数
値を与える手法。
Fuzzy Quantification Class IV A method of giving a numerical value such that the distance between individuals and the degree of familiarity are monotonous, considering the membership function values of individuals belonging to the fuzzy group.

【0014】これらのうち、ファジィ数量化I類は、質
的な要因(説明変数)に基づいて、量的に与えられた外
的基準(目的変数)を説明するための手法である。
Of these, the fuzzy quantification type I is a method for explaining a quantitatively given external criterion (objective variable) based on a qualitative factor (explaining variable).

【0015】一方、ファジィ数量化II類は、質的な要因
(説明変数)に基づいて、質的に与えられた外的基準
(ファジィ群)を説明するための手法である。このファ
ジィ数量化II類で扱われるデータを図7に示す。ファジ
ィ数量化I類と異なる点は、外的基準がファジィ群B1
,B2 ,‥‥,BM で与えられることである。このフ
ァジィ数量化II類の目的は、各カテゴリーAi(i=1,
2,‥‥,K) のカテゴリーウェイトai の線形式
On the other hand, the fuzzy quantification type II is a method for explaining a qualitatively given external criterion (fuzzy group) based on a qualitative factor (explaining variable). The data handled by this fuzzy quantification type II are shown in FIG. The difference from the fuzzy quantification class I is that the external criterion is fuzzy group B1.
, B2, ..., BM. The purpose of this fuzzy quantification type II is that each category Ai (i = 1,
2, ..., K) Category weight ai linear format

【0016】[0016]

【数1】 によって外的基準の構造を実軸上に最もよく表わすよう
に、換言すれば、実軸上で外的基準のファジィ群B1 ,
‥‥,BM が最もよく分離されるように、カテゴリーウ
ェイトai を決めることである。
[Equation 1] To best represent the structure of the external reference on the real axis, in other words, the fuzzy group B1 of the external reference on the real axis,
.., to determine the category weights ai such that BM is best separated.

【0017】こうしてカテゴリーウェイトai が決定さ
れると、式(1) により各標本ωの値(サンプルスコア)
が求められる。そして、各標本値に対する外的基準のメ
ンバシップ値をプロットすることにより、ファジィ数量
化II類によるデータ分析結果を示すグラフが得られる。
When the category weight a i is determined in this way, the value (sample score) of each sample ω is calculated by the equation (1).
Is required. Then, by plotting the membership value of the external criterion for each sample value, a graph showing the result of data analysis by the fuzzy quantification class II is obtained.

【0018】先に提案した非線形制御装置は、制御対象
についての入出力関係を示すデータの収集を行うデータ
収集手段と、前記データを正規化し、正規化されたデー
タを上記のようなファジィ数量化II類の手法で分析し、
分析の結果として得られる特性分布を関数で近似するア
ルゴリズムを記憶するモデリングアルゴリズム記憶部
と、前記モデリングアルゴリズムを実行し、前記特性分
布を近似する関数を生成する近似関数算出処理部と、前
記制御対象からの入力を取り込む信号入力部と、前記計
算手順に従って前記入力に対する出力を演算する演算手
段と、前記演算の結果を制御信号として出力する信号出
力部とを備えたものである。
The previously proposed non-linear control device includes a data collecting means for collecting data indicating the input / output relationship of the controlled object, the data is normalized, and the normalized data is fuzzy quantified as described above. Analyze with the method of class II,
A modeling algorithm storage unit that stores an algorithm that approximates the characteristic distribution obtained as a result of the analysis with a function, an approximation function calculation processing unit that executes the modeling algorithm and generates a function that approximates the characteristic distribution, and the control target And a signal output unit for outputting the result of the calculation as a control signal.

【0019】これによると、制御則として利用性の高い
シンプルなモデルを短い時間で作成できるアルゴリズム
を使用し、それを記憶するために大容量のメモリを必要
とせず、制御モデルが未知の非線形系の制御が可能にな
る。
According to this, a non-linear system whose control model is unknown uses an algorithm that can create a simple model with high utility as a control law in a short time, does not require a large capacity memory to store it. Can be controlled.

【0020】この装置は、同定の対象となるプロセス等
の入出力データをそのまま分析用データとし、これのみ
でファジィ数量化II類による分析を行うものであり、同
定対象の入出力関係の関数近似では、出力変数は入力変
数の0以上の整数次関数により表わされる。
This apparatus uses the input / output data of the process or the like to be identified as the analysis data as it is, and performs the analysis by the fuzzy quantification type II only with this. In, the output variable is represented by an integer quadratic function of 0 or more of the input variable.

【0021】[0021]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
非線形制御装置によると、同定対象のプロセス等の入出
力関係において、出力値を決定するのに入力値の逆数や
変化量が影響している場合、ファジィ数量化II類による
分析では、それらの影響を検出することができない。従
って、分析された結果は実際の入出力関係に対応せず、
入出力関係を同定した近似関数の精度が悪くなる。
However, according to the above-mentioned non-linear control device, when the output value is determined by the reciprocal of the input value or the variation amount in the input / output relationship of the process to be identified, etc. , Fuzzy quantification II analysis cannot detect those effects. Therefore, the analyzed result does not correspond to the actual input-output relationship,
The accuracy of the approximation function that identifies the input / output relationship becomes poor.

【0022】例えば、障害物に対して人間が感じる衝突
危険度を同定する場合、移動する障害物が近い(すなわ
ち相対距離が小さい)ほど危険度が高いと感じるので、
相対距離を計測してその値を用いるだけでは、衝突危険
度を適切に同定することはできず、相対距離の逆数を用
いる必要がある。また、移動する障害物が速いほど危険
度が高いと感じるので、計測される相対距離の変化量を
用いることも必要である。このように、人間が多くの情
報を用いて総合的な判断を行っている場合、それをデー
タから同定するには、計測値の逆数や変化量を取り入れ
ることが必要になる。
For example, in the case of identifying the collision risk felt by a person against an obstacle, the closer the moving obstacle is (ie, the smaller the relative distance is), the higher the danger is.
The collision risk cannot be properly identified only by measuring the relative distance and using the value, and it is necessary to use the reciprocal of the relative distance. Further, since it is felt that the higher the moving obstacle is, the higher the risk is, it is necessary to use the measured change amount of the relative distance. In this way, when a human is making a comprehensive judgment using a lot of information, it is necessary to incorporate the reciprocal of the measured value and the amount of change in order to identify it from the data.

【0023】また、上記のように入力値の逆数や変化量
が出力値の決定に影響している場合は、分析結果もばら
つくので、分析に用いたデータの入出力値の対応関係を
関数で精度良く適合させようとすると、必要以上に次数
の高い関数近似になり、最終的に同定結果が複雑な記述
になってしまうという問題がある。
If the reciprocal of the input value or the amount of change influences the determination of the output value as described above, the analysis results will also vary, so the correspondence relationship between the input and output values of the data used in the analysis can be expressed by a function. There is a problem in that if an attempt is made to make an accurate fit, a function approximation with a higher degree than necessary will be obtained, and finally the identification result will be a complicated description.

【0024】従って、本発明の目的は、ファジィ数量化
II類による非線形制御装置であって、先に提案したもの
よりも高い精度で且つ簡素化された近似関数で入出力の
同定ができる制御装置を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to fuzzy quantification.
(EN) A non-linear controller according to class II, which is capable of identifying an input and an output with a simplified approximation function with higher accuracy than that proposed previously.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】本発明の非線形制御装置
は、制御対象についての入出力関係を示すデータの収集
を行うデータ収集手段と、前記データにその逆数や変化
量その他必要な数量を付加することにより拡張データを
入力し、該拡張データを正規化し、正規化されたデータ
をファジィ数量化II類の手法で分析し、分析の結果とし
て得られる特性分布を関数で近似するアルゴリズムを記
憶するモデリングアルゴリズム記憶部と、前記モデリン
グアルゴリズムを実行し、前記特性分布を近似する関数
を生成する近似関数算出処理部と、前記制御対象から入
力信号を取り込む信号入力部と、前記入力信号にその逆
数や変化量その他必要な数量を付加した拡張入力を生成
する信号拡張処理部と、前記近似関数算出処理部で生成
された関数を用いて前記拡張入力に対する出力を算出す
る制御アルゴリズムを記憶する制御アルゴリズム記憶部
と、前記制御アルゴリズムに従って前記拡張入力に対す
る出力値を演算する制御演算部と、前記制御演算部によ
る演算の結果を制御信号として出力する信号出力部とを
備えて構成される。
A non-linear control device of the present invention includes a data collecting means for collecting data indicating an input / output relationship of a controlled object, and a reciprocal number, a change amount, and other necessary quantity added to the data. By inputting the extended data, normalizing the extended data, analyzing the normalized data by the method of fuzzy quantification II, and storing the algorithm for approximating the characteristic distribution obtained as a result of the analysis with a function. A modeling algorithm storage unit, an approximation function calculation processing unit that executes the modeling algorithm and generates a function that approximates the characteristic distribution, a signal input unit that captures an input signal from the control target, and an inverse number of the input signal, and the like. A signal expansion processing unit that generates an expansion input to which a change amount and other necessary quantities are added, and a function generated by the approximate function calculation processing unit are used. A control algorithm storage unit that stores a control algorithm that calculates an output for the expanded input, a control calculation unit that calculates an output value for the expanded input according to the control algorithm, and outputs the result of the calculation by the control calculation unit as a control signal. And a signal output unit that operates.

【0026】本発明の実施態様によると、前記データ収
集手段、モデリングアルゴリズム記憶部及び近似関数算
出処理部は、独立のオフライン処理部とされる。
According to the embodiment of the present invention, the data collecting unit, the modeling algorithm storage unit and the approximate function calculation processing unit are independent offline processing units.

【0027】[0027]

【作用】本発明によると、まず、データ収集手段で制御
対象についての入出力関係を示すデータが収集される。
それらのデータは、モデリングアルゴリズムに従い、逆
数や変化量その他必要な数量が付加されることにより拡
張データに変換され、正規化された後、ファジィ数量化
II類の手法で分析される。この分析の結果として得られ
る特性分布を関数で近似するモデリングアルゴリズムが
実行される。更に、前記関数を用いて実際の入力に対す
る出力値を算出する制御アルゴリズムが、制御演算部で
実行される。
According to the present invention, first, the data collecting means collects the data indicating the input / output relationship for the controlled object.
According to the modeling algorithm, these data are converted into extended data by adding the reciprocal number, the amount of change, and other necessary quantities, normalized, and then fuzzy quantification.
It is analyzed by the method of class II. A modeling algorithm is executed that approximates the characteristic distribution obtained as a result of this analysis with a function. Further, a control algorithm that calculates an output value for an actual input using the function is executed by the control calculation unit.

【0028】このように、ファジィ数量化II類により得
られる非線形入出力関係を記述するアルゴリズム作成の
技術を導入することで、非線形制御アルゴリズムが簡単
に作成でき、それを記憶するメモリの容量も少なくて済
むことに加えて、拡張アルゴリズムを用いることにより
近似関数がより簡潔になり、近似精度も良くなる。
As described above, by introducing the technique of creating an algorithm for describing the nonlinear input / output relationship obtained by the fuzzy quantification II class, the nonlinear control algorithm can be easily created, and the memory capacity for storing it is small. In addition to the above, the approximation function is simplified and the approximation accuracy is improved by using the extended algorithm.

【0029】[0029]

【実施例】図1は、実施例の非線形制御装置の構成を示
す。この制御装置は、モデリングアルゴリズム及び制御
アルゴリズムを実行する処理手段としてCPU10a〜
110d及び10e、これらのアルゴリズムを記憶する
手段として記憶部11,12,13,14及び15を有
する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows the configuration of a non-linear control device according to an embodiment. The control device includes CPUs 10a to 10c as processing means for executing a modeling algorithm and a control algorithm.
110d and 10e, and storage units 11, 12, 13, 14 and 15 as means for storing these algorithms.

【0030】モデリングアルゴリズムは、制御対象につ
いてファジィ数量化II類により得られる非線形入出力関
係を記述するものである。これは、後述のデータ拡張処
理を行うためのデータ拡張アルゴリズムと、入出力を表
わすデータを正規化するための正規化アルゴリズムと、
正規化されたデータをファジィ数量化II類により分析す
るための分析アルゴリズムと、分析の結果として得られ
る特性分布を近似する関数を決めるための近似関数算出
アルゴリズムとを含み、各アルゴリズムは、それぞれ対
応する記憶部11,12,13,14に格納される。
The modeling algorithm describes the non-linear input / output relation obtained by the fuzzy quantification II class for the controlled object. This is a data expansion algorithm for performing data expansion processing described later, a normalization algorithm for normalizing data representing input / output,
Includes an analysis algorithm for analyzing normalized data by fuzzy quantification II and an approximation function calculation algorithm for determining a function approximating the characteristic distribution obtained as a result of the analysis. It is stored in the storage units 11, 12, 13, and 14.

【0031】CPU10a〜10dは、それぞれ対応す
る記憶部11,12,13,14に格納されたアルゴリ
ズムに従って動作する。ここで、CPU10aと記憶部
11はデータ拡張処理部、CPU10bと記憶部12は
正規化演算部、CPU10cと記憶部13はファジィ数
量化II類による分析演算部、CPU10dと記憶部14
は特性分布近似関数算出処理部をそれぞれ構成してい
る。これによって算出された近似関数は、モデル数式記
憶部16に格納される。
The CPUs 10a to 10d operate according to the algorithms stored in the corresponding storage units 11, 12, 13, and 14, respectively. Here, the CPU 10a and the storage unit 11 are the data expansion processing unit, the CPU 10b and the storage unit 12 are the normalization calculation unit, the CPU 10c and the storage unit 13 are the analysis calculation unit by the fuzzy quantification II class, and the CPU 10d and the storage unit 14.
Respectively constitute a characteristic distribution approximation function calculation processing section. The approximate function calculated by this is stored in the model formula storage unit 16.

【0032】制御アルゴリズムは、モデル数式記憶部1
6に格納された数式(近似関数)に基づいて制御対象か
らの入力(状態検出信号)に対する出力(制御信号)を
算出するアルゴリズムと後述の信号拡張処理を含み、出
力値算出アルゴリズムは、対応する記憶部15に格納さ
れる。
The control algorithm is the model formula storage unit 1
An output value calculation algorithm includes an algorithm for calculating an output (control signal) with respect to an input (state detection signal) from a controlled object based on the mathematical formula (approximation function) stored in 6 and a signal expansion process described later. It is stored in the storage unit 15.

【0033】CPU10eは、記憶部15に格納された
出力値算出アルゴリズムに従って、入力信号に対する出
力信号を生成する動作を行う。このCPU10eと記憶
部15は、非線形制御演算部を構成している。
The CPU 10e performs an operation of generating an output signal for an input signal according to an output value calculation algorithm stored in the storage unit 15. The CPU 10e and the storage unit 15 form a non-linear control calculation unit.

【0034】なお、上記の構成では、各部の演算処理を
個々のCPU10a〜10d及び10eで行うようにな
っているが、これらをまとめて一つのCPUで上記のモ
デリングアルゴリズムと制御アルゴリズムを実行するよ
うに構成してもよい。
In the above configuration, the arithmetic processing of each unit is performed by each of the CPUs 10a to 10d and 10e. However, it is possible to collectively execute the modeling algorithm and the control algorithm by one CPU. You may comprise.

【0035】更に、図1の制御装置は、入出力関係を示
すデータの収集を行うデータ収集手段として、端末装置
から成るマンマシンインタフェース17、或いはマンマ
シンインタフェースからでなく通信回線を介して外部か
ら送信されるデータを受信するための通信装置18と、
これらのデータ収集手段で集められたデータを記憶する
データ記憶部19と、制御対象の状態量を表わす入力信
号を取り込む信号入力部20と、その入力信号に対し上
記制御アルゴリズムに含まれる信号拡張処理を施して非
線形制御演算部のCPU10eに供給する信号拡張処理
部21と、CPU10eで算出された制御量を表わす制
御信号を出力する信号出力部22とを備える。
Further, the control device shown in FIG. 1 serves as a data collecting means for collecting data indicating the input / output relationship, from the man-machine interface 17 consisting of a terminal device, or from the outside not via the man-machine interface but via a communication line. A communication device 18 for receiving the data to be transmitted,
A data storage unit 19 for storing the data collected by these data collecting units, a signal input unit 20 for taking in an input signal representing the state quantity of the controlled object, and a signal expansion process included in the control algorithm for the input signal. A signal expansion processing unit 21 that performs the above-mentioned operation and supplies the CPU 10e of the non-linear control calculation unit, and a signal output unit 22 that outputs a control signal representing the control amount calculated by the CPU 10e.

【0036】上記の構成において、マンマシンインタフ
ェース17は、データ入力のほか、本装置への動作指示
(実施例の場合、後述のデータ拡張処理指示及び正規化
のための変数調整入力)、作成したモデルの微調整等の
ために設けられる。なお、モデル数式記憶部16に格納
される近似関数は、CPU10dで自動的に決定される
ほか、マンマシンインタフェース17での手動操作によ
っても決定される。また、制御アルゴリズムに含まれる
信号拡張処理は、信号入力部21からの信号にその逆数
や変化量を加える動作であり、入力信号をそれらの拡張
信号に変換する。
In the above-mentioned configuration, the man-machine interface 17 is prepared in addition to the data input, the operation instruction to the apparatus (in the case of the embodiment, the data expansion processing instruction described later and the variable adjustment input for normalization). It is provided for fine adjustment of the model. The approximation function stored in the model formula storage unit 16 is automatically determined by the CPU 10d and also manually determined by the man-machine interface 17. Further, the signal extension processing included in the control algorithm is an operation of adding the reciprocal number or the variation amount to the signal from the signal input unit 21, and converts the input signal into these extension signals.

【0037】この実施例におけるデータ拡張処理部は、
入力されたデータだけでなく、その逆数及び変化量まで
拡張して処理するというものである。そのため、データ
拡張アルゴリズム記憶部11は、図2に示すように、逆
数可否判定アルゴリズム記憶部111、逆数算出・登録
アルゴリズム記憶部112及び変化量算出・登録アルゴ
リズム記憶部113を含む。
The data expansion processing unit in this embodiment is
Not only the input data but also its reciprocal and its variation are expanded and processed. Therefore, as shown in FIG. 2, the data expansion algorithm storage unit 11 includes a reciprocal availability determination algorithm storage unit 111, a reciprocal calculation / registration algorithm storage unit 112, and a change amount calculation / registration algorithm storage unit 113.

【0038】この場合、CPU10aは、マンマシンイ
ンタフェース17に含まれる拡張処理指示信号入力部1
01からの指示信号に従って、各記憶部111,11
2,113に格納されたアルゴリズムに基づく動作を行
う。このCPU10aと記憶部111は逆数拡張可否判
定部、CPU10aと記憶部112は逆数入力拡張部、
CPU10aと記憶部113は変化量入力拡張部をそれ
ぞれ構成している。
In this case, the CPU 10a uses the extended processing instruction signal input unit 1 included in the man-machine interface 17.
In accordance with the instruction signal from 01, each storage unit 111, 11
The operation based on the algorithm stored in 2, 113 is performed. The CPU 10a and the storage unit 111 are the reciprocal number extension propriety determination unit, the CPU 10a and the storage unit 112 are the reciprocal number input extension unit,
The CPU 10a and the storage unit 113 respectively form a change amount input expansion unit.

【0039】ここで、逆数拡張可否判定部は、分析用デ
ータ(例えばA,B,C,D)に含まれる入力変数
(A,B,C)の逆数を入力変数とすることの妥当性を
判定する。そのための逆数拡張可否判定アルゴリズム
は、次のようなものである。すなわち、分析用データに
含まれる、ある入力変数(例えばB)のデータが、全て
正の値か又は全て負の値である場合、Bは非零の数量と
みなし、「逆数拡張可能」と判定する。上記以外の場合
は、Bは0をとり得る数量として「逆数拡張不可能」と
判定する。
Here, the reciprocal extension propriety determination unit determines the validity of using the reciprocal of the input variables (A, B, C) included in the analysis data (for example, A, B, C, D) as the input variable. judge. The reciprocal extension feasibility determination algorithm therefor is as follows. That is, when the data of a certain input variable (for example, B) included in the analysis data are all positive values or all negative values, B is regarded as a non-zero quantity, and it is determined that “reciprocal expansion is possible”. To do. In cases other than the above, B is determined as "quantity that can take 0" as "reciprocal expansion not possible".

【0040】逆数入力拡張部は、上記逆数拡張可否判定
部での判定結果が「逆数拡張可能」である場合、該当す
る入力変数に対応する分析用データの逆数を算出し、こ
れを新たな入力変数に対応するデータとして登録する。
The reciprocal input expansion unit calculates the reciprocal of the analysis data corresponding to the corresponding input variable when the result of the judgment by the reciprocal expansion feasibility judging unit is "reciprocal expansion is possible", and this is newly input. Register as data corresponding to the variable.

【0041】変化量拡張部は、分析用データが時系列デ
ータである場合に分析用データに含まれる入力変数の変
化量を新たな入力変数に対応するデータとして登録す
る。
The change amount expansion unit registers the change amount of the input variable included in the analysis data as the data corresponding to the new input variable when the analysis data is time series data.

【0042】拡張処理指示信号入力部101は、上記の
ようなデータ拡張処理の実行を指示する信号を入力す
る。
The extension processing instruction signal input unit 101 inputs a signal for instructing execution of the above data extension processing.

【0043】上記のように構成されたデータ拡張処理部
で算出された入力拡張データは、CPU10bによる正
規化演算処理に送られる。
The input extension data calculated by the data extension processing section configured as described above is sent to the normalization arithmetic processing by the CPU 10b.

【0044】上記実施例において、データ収集手段であ
るマンマシンインタフェース17及び通信装置18、デ
ータ記憶部19、モデリングアルゴリズム記憶及び実行
手段であるCPU10a〜110d及び記憶部11〜1
4、そしてモデル数式記憶部16は、他の構成すなわち
オンライン処理の制御部から独立させることにより、オ
フライン処理部として操作することができる。
In the above embodiment, the man-machine interface 17 and the communication device 18, which are the data collection means, the data storage section 19, the CPUs 10a to 110d, which are the modeling algorithm storage and execution means, and the storage sections 11 to 1.
4, and the model expression storage unit 16 can be operated as an off-line processing unit by making it independent of the other units, that is, the control unit for online processing.

【0045】図3は、実施例のモデリングアルゴリズム
の実行手順を示す。
FIG. 3 shows an execution procedure of the modeling algorithm of the embodiment.

【0046】まず、マンマシンインタフェース17又は
通信装置18から入力データX1 ,X2 ,…,Xn 及び
出力データY1 ,Y2 ,…,Ym が読み込まれ(ステッ
プST1及びST2)、データ記憶部19に格納され
る。これらのデータは、例えば制御対象に対し熟練した
オペレータの操作を示すものとして収集される。
First, the input data X1, X2, ..., Xn and the output data Y1, Y2, ..., Ym are read from the man-machine interface 17 or the communication device 18 (steps ST1 and ST2) and stored in the data storage section 19. It These data are collected, for example, as showing the operation of a skilled operator with respect to the controlled object.

【0047】次に、CPU10aでは、上記データ拡張
アルゴリズムに従って、データ記憶部19に格納されて
いる入力データからそれらの逆数 1/X1 , 1/X2 ,
…,1/Xn 及び変化量 dX1 , dX2 ,…, dXn を
算出する(ST3及びST4)。
Next, in the CPU 10a, the reciprocals 1 / X1, 1 / X2, and 1 / X2 of the input data stored in the data storage unit 19 are calculated according to the data expansion algorithm.
, 1 / Xn and change amounts dX1, dX2, ..., dXn are calculated (ST3 and ST4).

【0048】CPU10bでは、入力データにそれらの
逆数及び変化量を加えて拡張された入出力データから、
正規化アルゴリズムに従って各データの標準偏差σを算
出し(ST5)、その3倍すなわち3σの範囲[a,
b]を[0,1]に正規化する(ST6)。ここで正規
化された出力データをY1',Y2',…,Ym'と表わす。
In the CPU 10b, from the input / output data expanded by adding the reciprocal number and the amount of change to the input data,
The standard deviation σ of each data is calculated according to the normalization algorithm (ST5), and the standard deviation σ is tripled, that is, the range of 3σ [a,
b] is normalized to [0, 1] (ST6). The normalized output data is represented as Y1 ', Y2', ..., Ym '.

【0049】CPU10cでは、分析アルゴリズムに従
って、出力データY1',Y2',…,Ym'の分析用ダミー
データ(Y1"=1−Y1',…,Ym"=1−Ym')を作成
し(ST7)、ファジィ数量化II類によるデータ分析、
すなわちサンプルスコアによる特性分布を算出する(S
T8)。
The CPU 10c creates analysis dummy data (Y1 "= 1-Y1 ', ..., Ym" = 1-Ym') of the output data Y1 ', Y2', ..., Ym 'according to the analysis algorithm ( ST7), data analysis by fuzzy quantification type II,
That is, the characteristic distribution based on the sample score is calculated (S
T8).

【0050】CPU10dでは、関数近似アルゴリズム
に従って、上記の特性分布を、最小二乗法により得られ
る高次の非線形関数又は領域分割により求められる直線
で近似する(ST9)。ここで、最小二乗法による高次
関数近似は自動的に行われ、領域分割による直線近似は
手動(オペレータの操作)で行われる。こうして得られ
た近似式は、モデル数式記憶部16に書き込まれる(S
T10)。
The CPU 10d approximates the above-mentioned characteristic distribution by a high-order nonlinear function obtained by the least square method or a straight line obtained by area division according to a function approximation algorithm (ST9). Here, the higher-order function approximation by the least squares method is automatically performed, and the linear approximation by region division is manually (operated by the operator). The approximate expression thus obtained is written in the model expression storage unit 16 (S
T10).

【0051】図4は、上記モデリングアルゴリズムで得
られたモデル数式に基づいて行われる制御アルゴリズム
の実行手順を示す。すなわち、信号入力部20から制御
対象の状態量を示す信号が入力されると(ステップST
11)、信号処理拡張部21で拡張処理を施し(ST1
2)、モデル数式によって出力値(制御量)を算出し
(ST13)、それを制御信号として出力する(ST1
4)。
FIG. 4 shows an execution procedure of the control algorithm performed based on the model formula obtained by the above modeling algorithm. That is, when a signal indicating the state quantity of the controlled object is input from the signal input unit 20 (step ST
11), and the signal processing extension unit 21 performs extension processing (ST1
2), an output value (control amount) is calculated by a model formula (ST13), and it is output as a control signal (ST1).
4).

【0052】以下、例を挙げて説明する。An example will be described below.

【0053】まず、同定対象のプロセス等の入力をA,
B,Cとし、出力をDとする。この場合、多入力非線形
モデリングは、複数の入力A,B,Cと出力Dとの数学
的関係D=f(A,B,C)を同定する(近似的に求め
る)ことである。
First, the input of the process to be identified is A,
B and C, and output is D. In this case, multi-input non-linear modeling is to identify (approximately) a mathematical relationship D = f (A, B, C) between a plurality of inputs A, B, C and an output D.

【0054】分析用データとして、同定対象のプロセス
等から実際に得られる入出力データ(入力A,B,C及
び出力D)が、実施例の装置に入力される。
As analysis data, input / output data (inputs A, B, C and output D) actually obtained from the process to be identified are input to the apparatus of the embodiment.

【0055】データ拡張は、分析用データの中の入力変
数(同定対象にとっての入力変数)A,B,Cについ
て、各々の逆数データ(1/A,1/B,1/C)と変
化量データ( dA, dB, dC)を加えた拡張データ
(A,B,C,1/A,1/B,1/C, dA, dB,
dC)に変換する操作である。
The data expansion is performed by reciprocal data (1 / A, 1 / B, 1 / C) of each of the input variables (input variables for the identification object) A, B, C in the analysis data and the amount of change. Extended data (A, B, C, 1 / A, 1 / B, 1 / C, dA, dB, added with data (dA, dB, dC)
This is an operation for converting to dC).

【0056】下記の例では、拡張データのうち、入力デ
ータA,B,Cと逆数1/B及び変化量 dCが重要であ
る。
In the following example, among the extended data, the input data A, B and C, the reciprocal 1 / B and the variation dC are important.

【0057】上記の入出力関係D=f(A,B,C)の
近似関数は、先に提案した非線形制御装置で用いられる
アルゴリズムによると、次式で近似される。
The above approximation function of the input / output relationship D = f (A, B, C) is approximated by the following equation according to the algorithm used in the previously proposed nonlinear control device.

【0058】D' =Rn ( WAA' +WBB' +WCC')n +Rn-1 ( WAA' +WBB' +WCC')n-1 + ・・・・・・ +R1 ( WAA' +WBB' +WCC') +R0 …(2) 但し、A' ,B' ,C' ,D' は分析のため[0,1]
に正規化された入出力変数、WA,WB,WCはカテゴリーウ
ェイト、Rn ,Rn-1 ,・・・・・ ,R1 ,R0 は高次関数
近似の係数、( )内の値 WA A' +WBB' +WCC' =
Sはサンプルスコアである。
D '= Rn (WAA' + WBB '+ WCC') n + Rn-1 (WAA '+ WBB' + WCC ') n-1 + ... + R1 (WAA' + WBB '+ WCC') + R0 ... (2 ) However, A ′, B ′, C ′, D ′ are for analysis [0, 1]
Input / output variables normalized to, WA, WB, WC are category weights, Rn, Rn-1, ..., R1, R0 are coefficients of higher-order function approximation, and the value in () WA A '+ WBB '+ WCC' =
S is a sample score.

【0059】これに対し、本発明の制御装置に用いられ
る拡張アルゴリズムでは、次式で近似される。
On the other hand, the extended algorithm used in the control device of the present invention is approximated by the following equation.

【0060】 D' =Rn { WAA' +WBB' +WCC' +W1/B (1/B)'+WdC (dC)'}n +Rn-1 { WAA' +WBB' +WCC' +W1/B (1/B)'+WdC (dC)'}n-1 + ・・・・・・ +R1 { WAA' +WBB' +WCC' +W1/B (1/B)'+WdC (dC)'} +R0 …(3) 但し、A' ,B' ,C' ,(1/B)' ,(dC)' ,
D' は分析のために[0,1]に正規化された入出力変
数、WA,WB,WC,W1/B, WdC はカテゴリーウェイト、R
n ,Rn-1 ,・・・・・ ,R1 ,R0 は高次関数近似の係
数、{ }内の値WAA' +WBB' +WCC' + W1/B(1/
B)'+ WdC(dC)'=Sはサンプルスコアである。
D '= Rn {WAA' + WBB '+ WCC' + W1 / B (1 / B) '+ WdC (dC)'} n + Rn-1 {WAA '+ WBB' + WCC '+ W1 / B (1 / B)' + WdC (dC) '} n-1 + ..... + R1 {WAA' + WBB '+ WCC' + W1 / B (1 / B) '+ WdC (dC)'} + R0 ... (3) However, A ', B' , C ', (1 / B)', (dC) ',
D'is an input / output variable normalized to [0,1] for analysis, WA, WB, WC, W1 / B, WdC are category weights, R
n, Rn-1, ..., R1 and R0 are coefficients of the higher-order function approximation, values in {} WAA '+ WBB' + WCC '+ W1 / B (1 /
B) '+ WdC (dC)' = S is a sample score.

【0061】従って、本来の同定対象の入出力関係が D=3A+2/B+ dC …(4) である場合、先に提案した非線形制御装置では精度の良
い近似は困難である。
Therefore, when the original input / output relationship of the identification target is D = 3A + 2 / B + dC (4), it is difficult to perform accurate approximation with the nonlinear controller proposed previously.

【0062】上記の例の場合、実際に同定対象のプロセ
ス等から下記のような入出力データが得られる。但し、
1/B及び dCは拡張データであり、先に提案のアルゴ
リズムでは利用されないものである。
In the case of the above example, the following input / output data is actually obtained from the process to be identified. However,
1 / B and dC are extended data and are not used in the previously proposed algorithm.

【0063】 A B C 1/B dC D 1 1 10 1.0 − 15 2 2 18 0.5 8 15 3 5 24 0.2 6 15.4 4 2 29 0.5 5 18 5 1 33 1.0 4 21 6 2 36 0.5 3 22 7 5 40 0.2 4 25.4 8 2 45 0.5 5 30 9 1 51 1.0 6 35 10 2 59 0.5 8 39 上記データの正規化は、正規化アルゴリズムで自動的に
行われるか、或いはマンマシンインタフェース17によ
るマニュアルで正規化換算式を入力することにより行わ
れる。ここでは、データを見やすくするため、以下の換
算式をマニュアル入力することにより[0,1]の正規
化を行う。
A B C 1 / B dC D 1 1 10 1.0 − 15 2 2 18 0.5 8 15 3 5 24 0.2 6 15.4 4 2 29 0.5 5 18 5 1 33 1.0 4 21 6 2 36 0.5 3 22 7 5 40 0.2 4 25.4 8 2 45 0.5 5 30 9 1 51 1.0 6 35 10 2 59 0.5 8 39 The above data can be normalized by the normalization algorithm or manually by the man-machine interface 17. It is done by entering an expression. Here, in order to make the data easier to see, the following conversion formula is manually input to normalize [0, 1].

【0064】A' =A/10 B' =B/5 C' =(C−10)/50 (1/B)'=1 /B (dC)'=( dC−3 )/5 D' =(D−15)/25 上記の換算式により、次の結果が得られる。A '= A / 10 B' = B / 5 C '= (C-10) / 50 (1 / B)' = 1 / B (dC) '= (dC-3) / 5 D' = (D-15) / 25 The following results are obtained from the above conversion formula.

【0065】 A' B' C' (1/B)' (dC)' D' 0.1 0.2 0.00 1.0 − 0.000 0.2 0.4 0.16 0.5 1.0 0.000 0.3 1.0 0.28 0.2 0.6 0.016 0.4 0.4 0.38 0.5 0.4 0.120 0.5 0.2 0.46 1.0 0.2 0.240 0.6 0.4 0.52 0.5 0.0 0.280 0.7 1.0 0.60 0.2 0.2 0.416 0.8 0.4 0.70 0.5 0.4 0.600 0.9 0.2 0.82 1.0 0.6 0.800 1.0 0.4 0.98 0.5 1.0 0.960 上記の正規化データをファジィ数量化II類で分析するこ
とにより、以下のカテゴリーウェイトが得られる。そし
て、これらのカテゴリウェイトを用いて算出されるサン
プルスコアSを横軸にとり、D' の値を縦軸にとって、
分析用データをプロットすると、それぞれ図5及び図6
の結果が得られる。
A'B 'C' (1 / B) '(dC)'D'0.1 0.2 0.00 1.0 − 0.000 0.2 0.4 0.16 0.5 1.0 0.000 0.3 1.0 0.28 0.2 0.6 0.016 0.4 0.4 0.38 0.5 0.4 0.120 0.5 0.2 0.46 1.0 0.2 0.240 0.6 0.4 0.52 0.5 0.0 0.280 0.7 1.0 0.60 0.2 0.2 0.416 0.8 0.4 0.70 0.5 0.4 0.600 0.9 0.2 0.82 1.0 0.6 0.800 1.0 0.4 0.98 0.5 1.0 0.960 By analyzing the above normalized data with fuzzy quantification II, The category weight is obtained. The horizontal axis represents the sample score S calculated using these category weights, and the vertical axis represents the value of D ′.
When the data for analysis is plotted, it is shown in FIG. 5 and FIG. 6, respectively.
The result of is obtained.

【0066】図5は先に提案のアルゴリズムによる結果
であり、サンプルスコアは S=1.022 A' −0.152 B' +0.064 C' カテゴリーウェイトは WA =1.022 ,WB=−0.152 ,wC
=0.064 である。
FIG. 5 shows the result obtained by the previously proposed algorithm. The sample score is S = 1.022 A'-0.152 B '+ 0.064 C'Category weight is WA = 1.022, WB = -0.152, wC
= 0.064.

【0067】図6は本発明の実施例の拡張アルゴリズム
による結果であり、 S=1.240 A’+0.083(1/B)'+0.207 (dC)' カテゴリーウェイトは WA =1.240 ,W1/B=0.083 ,Wd
C =0.207 である。
FIG. 6 shows the result of the extended algorithm of the embodiment of the present invention. S = 1.240 A '+ 0.083 (1 / B)' + 0.207 (dC) 'The category weight is WA = 1.240, W1 / B = 0.083, Wd
C = 0.207.

【0068】次に、図5及び図6の結果を最小2乗法に
より高次関数で近似すると、以下の結果が得られる。
Next, when the results of FIGS. 5 and 6 are approximated by a higher-order function by the method of least squares, the following results are obtained.

【0069】先に提案のアルゴリズムでは、 D" =−0.348645S3 +1.391022S2 −0.130135S−0.
003355 平均近似誤差(D" −D')= 0.017941 実施例の拡張アルゴリズムでは、 D" = 0.96774S−0.480058 平均近似誤差(D" −D')= 0.000158 上記の結果から明らかなように、拡張アルゴリズムを用
いると、近似関数はより簡潔になり、近似精度も良くな
る。
In the previously proposed algorithm, D "=-0.348645S3 + 1.391022S2-0.130135S-0.
[003355] Average approximation error (D "-D ') = 0.017941 In the extended algorithm of the embodiment, D" = 0.96774S-0.480058 Average approximation error (D "-D') = 0.000158 As is clear from the above results, the extended algorithm Using, the approximation function becomes simpler and the approximation accuracy improves.

【0070】[0070]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、先に提
案した非線形制御装置におけるモデリングよりも高い近
似精度で且つ簡素化された近似関数により入出力の同定
ができるので、ファジィ数量化II類による多入力非線形
制御の信頼性の向上と用途の拡大という効果が得られ
る。
As described above, according to the present invention, since the input / output can be identified with a higher approximation accuracy and a simplified approximation function than the modeling in the previously proposed nonlinear controller, fuzzy quantification is possible. The effects of improving reliability of multi-input non-linear control and expanding applications by class II are obtained.

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

【図1】本発明の実施例の構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an exemplary embodiment of the present invention.

【図2】実施例におけるデータ拡張処理部の構成を示す
図。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a data expansion processing unit in the embodiment.

【図3】実施例で用いるモデリングアルゴリズムの実行
手順を示すフローチャート。
FIG. 3 is a flowchart showing an execution procedure of a modeling algorithm used in the embodiment.

【図4】上記モデリングアルゴリズムで得られたモデル
数式に基づいて行われる制御アルゴリズムの実行手順を
示すフローチャート。
FIG. 4 is a flowchart showing an execution procedure of a control algorithm performed based on a model formula obtained by the modeling algorithm.

【図5】先に提案のアルゴリズムによる分析結果を示す
図。
FIG. 5 is a diagram showing an analysis result based on the previously proposed algorithm.

【図6】本発明の実施例の拡張アルゴリズムによる分析
結果を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing an analysis result by the extended algorithm of the embodiment of the present invention.

【図7】ファジィ数量化II類で扱われるデータの構造を
示す図。
FIG. 7 is a diagram showing a structure of data handled in the fuzzy quantification type II.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10a〜10e…CPU、11,12,13,14,1
5…アルゴリズム記憶3部、16…モデル数式記憶部、
17…マンマシンインタフェース、18…通信装置、1
9…データ記憶部、20…信号入力部、21…信号拡張
処理部、22…信号出力部。
10a to 10e ... CPU, 11, 12, 13, 14, 1
5 ... Algorithm storage unit 3, 16 ... Model formula storage unit,
17 ... Man-machine interface, 18 ... Communication device, 1
9 ... Data storage unit, 20 ... Signal input unit, 21 ... Signal expansion processing unit, 22 ... Signal output unit.

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年11月19日[Submission date] November 19, 1993

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0015[Name of item to be corrected] 0015

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0015】一方、ファジィ数量化II類は、質的な要因
(説明変数)に基づいて、質的に与えられた外的基準
(ファジィ群)を説明するための手法である。このファ
ジィ数量化II類で扱われるデータを図7に示す。ファジ
ィ数量化I類と異なる点は、外的基準がファジィ群
1 ,B2 ,‥‥,BM で与えられることである。このフ
ァジィ数量化II類の目的は、各カテゴリーi (i=1,
2,‥‥,K) のカテゴリーウェイトi の線形式
On the other hand, the fuzzy quantification type II is a method for explaining a qualitatively given external criterion (fuzzy group) based on a qualitative factor (explaining variable). The data handled by this fuzzy quantification type II are shown in FIG. The difference from the fuzzy quantification type I is that the external criterion is fuzzy group B.
It is given by 1 , B 2 , ..., B M. The purpose of this fuzzy quantification class II is that each category A i (i = 1,
2, ..., K) Line weight of category weight a i

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0016[Correction target item name] 0016

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0016】[0016]

【数1】 によって外的基準の構造を実軸上に最もよく表わすよう
に、換言すれば、実軸上で外的基準のファジィ群1
‥‥,BM が最もよく分離されるように、カテゴリーウ
ェイトi を決めることである。
[Equation 1] To best represent the structure of the external reference on the real axis, in other words, the fuzzy group B 1 of the external reference on the real axis ,
.., to determine the category weights a i such that B M is best separated.

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0017[Correction target item name] 0017

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0017】こうしてカテゴリーウェイトi が決定さ
れると、式(1) により各標本ωの値(サンプルスコア)
が求められる。そして、各標本値に対する外的基準のメ
ンバシップ値をプロットすることにより、ファジィ数量
化II類によるデータ分析結果を示すグラフが得られる。
When the category weights a i are determined in this way, the value (sample score) of each sample ω is calculated by the equation (1).
Is required. Then, by plotting the membership value of the external criterion for each sample value, a graph showing the result of data analysis by the fuzzy quantification class II is obtained.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0046[Correction target item name] 0046

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0046】まず、マンマシンインタフェース17又は
通信装置18から入力データ1 2 ,…,Xn 及び
出力データ1 ,Y2 ,…,Ym が読み込まれ(ステッ
プST1及びST2)、データ記憶部19に格納され
る。これらのデータは、例えば制御対象に対し熟練した
オペレータの操作を示すものとして収集される。
First, the input data X 1 , X 2 , ..., X n and the output data Y 1 , Y 2 , ..., Y m are read from the man-machine interface 17 or the communication device 18 (steps ST 1 and ST 2), and the data are read. It is stored in the storage unit 19. These data are collected, for example, as showing the operation of a skilled operator with respect to the controlled object.

【手続補正5】[Procedure Amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0047[Correction target item name] 0047

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0047】次に、CPU10aでは、上記データ拡張
アルゴリズムに従って、データ記憶部19に格納されて
いる入力データからそれらの逆数 1/X1 , 1/X2
…, 1/Xn 及び変化量 dX1 , dX2 ,…, dXn
算出する(ST3及びST4)。
Next, in the CPU 10a, the reciprocals 1 / X 1 , 1 / X 2 of the input data stored in the data storage unit 19 are calculated according to the data expansion algorithm .
, 1 / X n and change amounts dX 1 , dX 2 , ..., dX n are calculated (ST3 and ST4).

【手続補正6】[Procedure correction 6]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0048[Correction target item name] 0048

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0048】CPU10bでは、入力データにそれらの
逆数及び変化量を加えて拡張された入出力データから、
正規化アルゴリズムに従って各データの標準偏差σを算
出し(ST5)、その3倍すなわち3σの範囲[a,
b]を[0,1]に正規化する(ST6)。ここで正規
化された出力データを1',Y2',…,Ym'と表わす。
In the CPU 10b, from the input / output data expanded by adding the reciprocal number and the amount of change to the input data,
The standard deviation σ of each data is calculated according to the normalization algorithm (ST5), and the standard deviation σ is tripled, that is, the range of 3σ [a,
b] is normalized to [0, 1] (ST6). Here the normalized output data of the Y 1 ', Y 2', ..., represented as Y m '.

【手続補正7】[Procedure Amendment 7]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0049[Correction target item name] 0049

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0049】CPU10cでは、分析アルゴリズムに従
って、出力データ1',Y2',…,Ym'の分析用ダミー
データ(1"=1−Y1',…,Ym"=1−Ym')を作成
し(ST7)、ファジィ数量化II類によるデータ分析、
すなわちサンプルスコアによる特性分布を算出する(S
T8)。
In the CPU 10c, the dummy data for analysis ( Y 1 "= 1-Y 1 ', ..., Y m " = 1-Y of the output data Y 1 ', Y 2 ', ..., Y m ' is used in accordance with the analysis algorithm. m ' ) (ST7), data analysis by fuzzy quantification type II,
That is, the characteristic distribution based on the sample score is calculated (S
T8).

【手続補正8】[Procedure Amendment 8]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0058[Name of item to be corrected] 0058

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0058】D' =Rn ( WAA' +WBB' +WCC')n +Rn-1 ( WAA' +WBB' +WCC')n-1 + ・・・・・・ +R1 ( WAA' +WBB' +WCC') +R0 …(2) 但し、A' ,B' ,C' ,D' は分析のため[0,1]
に正規化された入出力変数、WA,WB,WC はカテゴリーウ
ェイト、n ,Rn-1 ,・・・・・ ,R1 ,R0 は高次関数
近似の係数、( )内の値 WA A' +WBB' +WCC'
Sはサンプルスコアである。
D '= R n (W A A' + W B B '+ W C C') n + R n-1 (W A A '+ W B B' + W C C ') n-1 + + R 1 (W A A '+ W B B' + W C C ') + R 0 (2) However, A', B ', C', D'are [0, 1] for analysis.
Input / output variables normalized to, W A , W B , W C are categorical weights, R n , R n-1 , ..., R 1 , R 0 are coefficients of higher-order function approximation, () Value within W A A '+ W B B' + W C C '
S is a sample score.

【手続補正9】[Procedure Amendment 9]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0060[Correction target item name] 0060

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0060】 D' =Rn { WAA' +WBB' +WCC' +W1/B (1/B)'+WdC (dC)'}n +Rn-1 { WAA' +WBB' +WCC' +W1/B (1/B)'+WdC (dC)'}n-1 + ・・・・・・ +R1 { WAA' +WBB' +WCC' +W1/B (1/B)'+WdC (dC)'} +R0 …(3) 但し、A' ,B' ,C' ,(1/B)' ,(dC)' ,
D' は分析のために[0,1]に正規化された入出力変
数、WA,WB,WC,W1/B, WdC はカテゴリーウェイト、
n ,Rn-1 ,・・・・・ ,R1 ,R0 は高次関数近似の係
数、{ }内の値WAA' +WBB' +WCC' + W1/B(1/B)'+ WdC(dC)'
=S はサンプルスコアである。
D '= R n {W A A' + W B B '+ W C C' + W 1 / B (1 / B) '+ W dC (dC)'} n + R n-1 {W A A '+ W B B '+ W C C' + W 1 / B (1 / B) '+ W dC (dC)'} n-1 + ・ ・ ・ ・ ・ ・ + R 1 {W A A '+ W B B' + W C C '+ W 1 / B (1 / B) '+ W dC (dC)'} + R 0 (3) where A ', B', C ', (1 / B)', (dC) ',
D'is an input / output variable normalized to [0, 1] for analysis, W A , W B , W C , W 1 / B, W dC are category weights, R
n , R n-1 , ..., R 1 and R 0 are coefficients of the higher-order function approximation, and the value in {} W A A '+ W B B' + W C C '+ W 1 / B (1 / B) '+ W dC (dC)'
= S is a sample score.

【手続補正10】[Procedure Amendment 10]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0066[Correction target item name] 0066

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0066】図5は先に提案のアルゴリズムによる結果
であり、サンプルスコアは S=1.022 A' −0.152 B' +0.064 C' カテゴリーウェイトは WA =1.022 ,WB=−0.152 ,WC
=0.064 である。
FIG. 5 shows the results obtained by the previously proposed algorithm. The sample score is S = 1.022 A'-0.152 B '+ 0.064 C'Category weight is W A = 1.022, W B = -0.152, W C
= 0.064 .

【手続補正11】[Procedure Amendment 11]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0067[Correction target item name] 0067

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0067】図6は本発明の実施例の拡張アルゴリズム
による結果であり、 S=1.240 A’+0.083(1/B)'+0.207 (dC)' カテゴリーウェイトは WA =1.240 ,W1/B=0.083 ,W
dC =0.207 である。
FIG. 6 shows the result of the extended algorithm of the embodiment of the present invention. S = 1.240 A '+ 0.083 (1 / B)' + 0.207 (dC) 'The category weight is W A = 1.240, W 1 / B = 0.083, W
dC = 0.207 .

【手続補正12】[Procedure Amendment 12]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0069[Correction target item name] 0069

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0069】先に提案のアルゴリズムでは、 D" =−0.3486453 +1.3910222 −0.130135S−0.
003355 平均近似誤差(D" −D')= 0.017941 実施例の拡張アルゴリズムでは、 D" = 0.96774S−0.480058 平均近似誤差(D" −D')= 0.000158 上記の結果から明らかなように、拡張アルゴリズムを用
いると、近似関数はより簡潔になり、近似精度も良くな
る。
[0069] In the algorithm of the destination in the proposal, D "= -0.348645 S 3 +1.391022 S 2 -0.130135S-0.
[003355] Average approximation error (D "-D ') = 0.017941 In the extended algorithm of the embodiment, D" = 0.96774S-0.480058 Average approximation error (D "-D') = 0.000158 As is clear from the above results, the extended algorithm Using, the approximation function becomes simpler and the approximation accuracy improves.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】制御対象についての入出力関係を示すデー
タの収集を行うデータ収集手段と、 前記データにその逆数や変化量その他必要な数量を付加
することにより拡張データを入力し、該拡張データを正
規化し、正規化されたデータをファジィ数量化II類の手
法で分析し、分析の結果として得られる特性分布を関数
で近似するモデリングアルゴリズムを記憶するモデリン
グアルゴリズム記憶部と、 前記モデリングアルゴリズムを実行し、前記特性分布を
近似する関数を生成する近似関数算出処理部と、 前記制御対象から入力信号を取り込む信号入力部と、 前記入力信号にその逆数や変化量その他必要な数量を付
加した拡張入力を生成する信号拡張処理部と、 前記近似関数算出処理部で生成された関数を用いて前記
拡張入力に対する出力を算出する制御アルゴリズムを記
憶する制御アルゴリズム記憶部と、 前記制御アルゴリズムに従って前記拡張入力に対する出
力値を演算する制御演算部と、 前記制御演算部による演算の結果を制御信号として出力
する信号出力部とを備えた非線形制御装置。
1. A data collection means for collecting data indicating an input / output relationship for a controlled object, and inputting extension data by adding a reciprocal number, a variation amount, and other necessary quantity to the data, and the extension data. And a normalized algorithm is analyzed by the method of fuzzy quantification II, and a modeling algorithm storage unit that stores a modeling algorithm that approximates the characteristic distribution obtained as a result of the analysis with a function, and executes the modeling algorithm. Then, an approximate function calculation processing unit that generates a function that approximates the characteristic distribution, a signal input unit that takes in an input signal from the control target, and an extended input that adds the reciprocal number, change amount, and other necessary amount to the input signal. And an output for the extended input using a function generated by the approximation function calculation processing unit. A control algorithm storage unit that stores a control algorithm to be output, a control calculation unit that calculates an output value for the extended input according to the control algorithm, and a signal output unit that outputs the result of the calculation by the control calculation unit as a control signal. Equipped with a non-linear control device.
【請求項2】前記データ収集手段、前記モデリングアル
ゴリズム記憶部及び前記近似関数算出処理部を独立のオ
フライン処理部とした請求項1記載の非線形制御装置。
2. The non-linear control device according to claim 1, wherein the data collecting means, the modeling algorithm storage section, and the approximate function calculation processing section are independent offline processing sections.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020178936A1 (en) 2019-03-04 2020-09-10 株式会社トランストロン Method for generating neural network model, and control device using neural network model
EP4141124A1 (en) 2021-08-31 2023-03-01 Symrise AG Method for the biotechnological manufacture of aldehyde mixtures

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