JPH06332505A - Nonlinear controller - Google Patents

Nonlinear controller

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JPH06332505A
JPH06332505A JP5139324A JP13932493A JPH06332505A JP H06332505 A JPH06332505 A JP H06332505A JP 5139324 A JP5139324 A JP 5139324A JP 13932493 A JP13932493 A JP 13932493A JP H06332505 A JPH06332505 A JP H06332505A
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JP
Japan
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data
algorithm
group
function
approximation
Prior art date
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Application number
JP5139324A
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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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Abstract

PURPOSE:To identify the input/output with high precision and with no deterioration of the model approximation precision by calculating an approximation error of the function which approximates the characteristic analysis and performing comparison of approximation errors between the characteristic distribution approximation function acquired by a 2-group analysis algorithm and the characteristic distribution function acquired by a 3-group analysis algorithm, respectively. CONSTITUTION:By excuting a 2-group algorithm which analyzes by using the normalized data and its dummy data, and a 3-group algorithm which analyzes with addition of the dummy data of another group, the approximation error of a characteristic distribution function which is caused by the distribution influence of the analysis data can be reduced. Furthermore, by controlling the membership function of a fuzzy group consisting of the 3rd dummy data in the 3-group analysis algorithm, the characteristic of the analysis result can be controlled. Thus, it is possible to attain the input/output identification with high precision and to improve the reliability of the nonlinear control carried out based on the model identification by means of a fuzzy quantization II class.

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。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、カテゴリー数をKとしたとき、
各カテゴリーAi(i=1,2,‥‥,K) のデータμi
(j) について、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 difference from the fuzzy quantification type I is that the external criterion is the fuzzy group B1,
It is given by B2, ..., BM. The purpose of this fuzzy quantification II class is, where K is the number of categories,
Data μi of each category Ai (i = 1, 2, ..., K)
For (j), the line form of the category weight ai

【0016】[0016]

【数1】 (但し、jはデータの番号で、j=1,2,‥‥,n)
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] (However, j is the data number, j = 1, 2, ..., N)
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、(1) 式により各データの標本値(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 ai is determined in this way, the sample value (sample score) of each data is obtained by the equation (1). 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
の入出力データを分析用データとしてファジィ数量化II
類による分析を行うものであり、ファジィ数量化II類に
よる分析は、正規化された出力データとそれに基づくダ
ミーデータとを用いる(つまり2群のデータを判別す
る)分析アルゴリズムに従って行われる。
This apparatus uses input / output data of processes to be identified as fuzzy quantification II as analysis data.
The analysis by the fuzzy quantification II is performed according to an analysis algorithm using the normalized output data and the dummy data based on the output data (that is, discriminating two groups of data).

【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、分析用データの出力データを
正規化した値が次のように偏在する場合には、データの
分布密度が高い部分の判別精度が重視され、特性分布が
不自然にばらついてしまい、結果的にモデル数式の近似
精度が悪くなる。
However, according to the above non-linear control device, when the normalized values of the output data of the analysis data are unevenly distributed as follows, it is possible to discriminate the portion where the data distribution density is high. Accuracy is emphasized, the characteristic distribution unnaturally varies, and as a result, the approximation accuracy of the model formula deteriorates.

【0022】1に近い値になるデータが多く、0に近
い値になるデータが少ない。
A large amount of data has a value close to 1, and a small amount of data has a value close to 0.

【0023】0に近い値になるデータが多く、1に近
い値になるデータが少ない。
A large amount of data has a value close to 0, and a small amount has a value close to 1.

【0024】0又は1に近い値が多く、0.5 に近い値
が少ない。
Many values are close to 0 or 1, and few values are close to 0.5.

【0025】すなわち、分析用データの分布によっては
最終的に得られるモデルの近似精度が劣化する場合があ
るという問題点があった。
That is, there is a problem that the approximation accuracy of the model finally obtained may deteriorate depending on the distribution of the analysis data.

【0026】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、分析用データの分
布が偏っている場合でも、モデルの近似精度を劣化させ
ることなく高精度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.
A non-linear controller according to class II, which is capable of identifying an input / output with high accuracy without degrading the approximation accuracy of a model even when the distribution of analysis data is biased.

【0027】[0027]

【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、前記データを正規化してファ
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、前記近似関数算出処理部で生
成された関数を用いて前記入力信号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入力信号に対
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、前記モデリングアルゴリズムが、正規化された
データ及びそのダミーデータを用いて分析する2群分析
アルゴリズムと、前記2群のデータにもう1群のダミー
データを加えて分析する3群分析アルゴリズムとを含む
ことを特徴とする。
The non-linear control device of the present invention uses a data collection means for collecting data indicating an input / output relationship of a controlled object and a method of fuzzy quantification II by normalizing the data. Analyzing, a modeling algorithm storage unit that stores an algorithm for approximating a 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, A signal input unit that takes in an input signal from the controlled object, a control algorithm storage unit that stores a control algorithm that calculates an output for the input signal using a function generated by the approximate function calculation processing unit, and a control algorithm according to the control algorithm. A control calculation unit that calculates an output value for the input signal, and a calculation result by the control calculation unit. And a signal output unit for outputting as a control signal, wherein the modeling algorithm analyzes a normalized data and its dummy data using a two-group analysis algorithm, and the other two groups of data with another group of dummy data. In addition, a three-group analysis algorithm for analysis is included.

【0028】本発明の好ましい態様によると、特性分布
を近似する関数の近似誤差を算出し、2群分析アルゴリ
ズムによって得られた特性分布近似関数の近似誤差と3
群分析アルゴリズムによって得られた特性分布近似関数
の近似誤差とを比較して、後者の近似誤差が前者の近似
誤差より小さいとき、2群分析アルゴリズムによって得
られた特性分布近似関数を3群分析アルゴリズムによっ
て得られた特性分布近似関数に更新する近似誤差算出及
び比較評価処理部が備えられる。
According to a preferred embodiment of the present invention, the approximation error of the function approximating the characteristic distribution is calculated, and the approximation error of the characteristic distribution approximating function obtained by the two-group analysis algorithm and 3
When the latter approximation error is smaller than the former approximation error, the characteristic distribution approximation function obtained by the two-group analysis algorithm is compared with the three-group analysis algorithm by comparing the approximation error of the characteristic distribution approximation function obtained by the group analysis algorithm. An approximation error calculation and comparison evaluation processing unit that updates the characteristic distribution approximation function obtained by

【0029】[0029]

【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、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。その際、
正規化されたデータ及びそのダミーデータを用いて分析
する2群分析アルゴリズムと、これにもう1群のダミー
データを加えて分析する3群分析アルゴリズムとを実行
することにより、分析用データの分布の影響による特性
分布近似関数の近似誤差を小さくすることができる。更
に、3群分析アルゴリズムにおいて、第3群目のダミー
データで構成されるファジィ群のメンバシップ関数を調
整することにより、分析結果の特性分布を調整すること
ができる。
According to the present invention, first, the data collecting means collects the data indicating the input / output relationship for the controlled object.
The data are analyzed by the method of fuzzy quantification II after being normalized according to a modeling algorithm. A modeling algorithm is executed that approximates the characteristic distribution obtained as a result of this analysis with a function. that time,
By executing a two-group analysis algorithm that analyzes using normalized data and its dummy data, and a three-group analysis algorithm that adds another group of dummy data to this and analyze it, the analysis data distribution It is possible to reduce the approximation error of the characteristic distribution approximation function due to the influence. Further, in the three-group analysis algorithm, the characteristic distribution of the analysis result can be adjusted by adjusting the membership function of the fuzzy group formed by the dummy data of the third group.

【0030】上記のモデリングアルゴリズムを実行する
ことで特性分布近似関数が得られると、制御演算部で、
この近似関数を用いて実際の入力に対する出力値が算出
される。
When the characteristic distribution approximation function is obtained by executing the above modeling algorithm, the control calculation unit
An output value for an actual input is calculated using this approximation function.

【0031】[0031]

【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〜
10d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11〜15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.
10d and 10e, and storage units 11 to 15 as means for storing these algorithms.

【0032】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、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、後述のように近似誤差を算出し且つ比較評価を
行うためのアルゴリズムとを含み、分析アルゴリズム
は、従来と同様に正規化されたデータ及びそのダミーデ
ータ(2群のデータ)を用いて分析する2群アルゴリズ
ムと、上記2群のデータにもう1群のダミーデータを加
えて分析する3群アルゴリズムとから成る。
The modeling algorithm describes the nonlinear input / output relationship obtained by the fuzzy quantification II class for the controlled object. It approximates the normalization algorithm for normalizing the data representing input and output, the analysis algorithm for analyzing the normalized data by fuzzy quantification II, and the characteristic distribution obtained as a result of the analysis. An approximation function calculation algorithm for determining a function and an algorithm for calculating an approximation error and performing comparative evaluation as described later are included, and the analysis algorithm includes normalized data and dummy data thereof (similar to the conventional one). Two groups of data) are used for analysis, and another group of dummy data is added to the above two groups of data for analysis.

【0033】モデリングアルゴリズムを構成する各アル
ゴリズムは、それぞれ対応する正規化アルゴリズム記憶
部11,2群分析アルゴリズム記憶部12a,3群分析
アルゴリズム記憶部12b,近似関数算出アルゴリズム
記憶部13,近似誤差算出・比較評価アルゴリズム記憶
部14に格納される。
The respective algorithms constituting the modeling algorithm correspond to the corresponding normalization algorithm storage unit 11, group analysis algorithm storage unit 12a, group 3 analysis algorithm storage unit 12b, approximate function calculation algorithm storage unit 13, approximation error calculation It is stored in the comparative evaluation algorithm storage unit 14.

【0034】CPU10a〜10dは、それぞれ対応す
る記憶部11,12a及び12b,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、CPU1
0aと記憶部11はデータ正規化演算部、CPU10b
と記憶部12a,12bはファジィ数量化II類による分
析演算部、CPU10cと記憶部13は特性分布近似関
数算出処理部、CPU10dと記憶部14は近似誤差算
出・比較評価処理部をそれぞれ構成している。CPU1
0cで算出された近似関数(モデル数式)は、CPU1
0dに送られて特性分布(データ)との近似誤差算出及
び比較評価を受けた後、モデル数式記憶部16に格納さ
れる。CPU10dで算出された近似誤差は、近似誤差
記憶部17に格納される。
The CPUs 10a to 10d operate according to the algorithms stored in the corresponding storage units 11, 12a and 12b, 13, 14 respectively. Here, CPU1
0a and the storage unit 11 are a data normalization calculation unit and a CPU 10b.
The storage units 12a and 12b constitute a fuzzy quantification type II analysis operation unit, the CPU 10c and the storage unit 13 constitute a characteristic distribution approximation function calculation processing unit, and the CPU 10d and the storage unit 14 constitute an approximation error calculation / comparison evaluation processing unit. There is. CPU1
The approximate function (model formula) calculated at 0c is the CPU1
After being sent to 0d to undergo approximation error calculation and comparison evaluation with the characteristic distribution (data), it is stored in the model mathematical expression storage unit 16. The approximation error calculated by the CPU 10d is stored in the approximation error storage unit 17.

【0035】一方、制御アルゴリズムは、モデル数式記
憶部16に格納されたモデル数式(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。
On the other hand, the control algorithm includes an algorithm for calculating an output (control signal) with respect to an input (state detection signal) from the controlled object based on the model formula (approximation function) stored in the model formula storage unit 16. The output value calculation algorithm is stored in the corresponding storage unit 15.

【0036】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 the 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.

【0037】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, the CPUs may collectively perform the above-described modeling algorithm and control algorithm. You may comprise.

【0038】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18、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19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20と、制御対象の状態量を表わす入力信
号を取り込んで非線形制御演算部のCPU10eに供給
する信号入力部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 of FIG. 1 serves as a data collecting means for collecting data indicating the input / output relationship, and is not a man-machine interface 18 composed of a terminal device, or a man-machine interface from outside via a communication line. A communication device 19 for receiving the data to be transmitted,
The data storage unit 20 that stores the data collected by these data collection units, the signal input unit 21 that receives the input signal representing the state quantity of the controlled object and supplies it to the CPU 10e of the nonlinear control calculation unit, and the CPU 10e calculate. And a signal output unit 22 for outputting a control signal indicating the controlled variable.

【0039】上記の構成において、マンマシンインタフ
ェース18は、データ入力のほか、本装置への動作指示
(実施例の場合、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、CPU10
dで自動的に決定されるほか、マンマシンインタフェー
ス18での手動操作によっても決定される。
In the above configuration, the man-machine interface 18 is used for inputting data, operating instructions to the apparatus (variable adjustment input for normalization in the case of this embodiment), fine adjustment of the created model, etc. It is provided in. The approximation function stored in the model formula storage unit 16 is the CPU 10
In addition to being automatically determined by d, it is also determined by a manual operation on the man-machine interface 18.

【0040】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18及び通信装置19、デ
ータ記憶部20、モデリングアルゴリズム記憶及び実行
手段であるCPU10a〜10d及び記憶部11〜1
4、モデル数式記憶部16、そして近似誤差記憶部17
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 18 and the communication device 19 which are the data collecting means, the data storing section 20, the CPUs 10a to 10d which are the modeling algorithm storing and executing means and the storing sections 11 to 1 are used.
4, model formula storage unit 16, and approximation error storage unit 17
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.

【0041】図2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. 2 shows an execution procedure of the modeling algorithm of the embodiment.

【0042】まず、マンマシンインタフェース18又は
通信装置19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20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 18 or the communication device 19 (steps ST1 and ST2) and stored in the data storage unit 20. It These data are collected, for example, as showing the operation of a skilled operator with respect to the controlled object.

【0043】次に、CPU10aでは、上記正規化アル
ゴリズムに従って、各データの標準偏差σを算出し(S
T3)、その3倍すなわち3σの範囲[a,b]を
[0,1]に正規化する(ST4)。ここで正規化され
た出力データをY1',Y2',…,Ym'と表わす。
Next, the CPU 10a calculates the standard deviation σ of each data according to the above normalization algorithm (S
T3), and the range [a, b] that is three times that, that is, 3σ, is normalized to [0, 1] (ST4). The normalized output data is represented as Y1 ', Y2', ..., Ym '.

【0044】CPU10bでは、2群分析アルゴリズム
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(ST5)、これら2群データについてファジィ
数量化II類による特性分布の算出を行う(ST6)。
The CPU 10b creates dummy data (Y1 "= 1-Y1 ', ..., Ym" = 1-Ym') for analysis of the output data Y1 ', Y2', ..., Ym 'according to the two-group analysis algorithm. Then, the characteristic distribution of these two groups of data is calculated by the fuzzy quantification type II (ST6).

【0045】次に、CPU10cにおいて関数近似アル
ゴリズムを実行し、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(ST7)。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。
Next, the CPU 10c executes a function approximation algorithm to approximate the above characteristic distribution with a high-order nonlinear function obtained by the least square method or a straight line obtained by area division (ST7). 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).

【0046】こうして近似関数が得られると、CPU1
0dでは、近似関数と各データとの差(近似誤差)を算
出し(ST8)、更に3群判別終了か否か、すなわち3
群分析アルゴリズムによるデータ分析が行われたかどう
かをチェックする(ST9)。そして、3群判別が終了
していないときは、近似関数をモデル数式記憶部16に
書き込み(ST10)、且つ近似誤差を記憶部17に書
き込む(ST11)。
When the approximate function is obtained in this way, the CPU 1
At 0d, the difference (approximation error) between the approximate function and each data is calculated (ST8), and whether or not the third group discrimination is completed, that is, 3
It is checked whether or not the data analysis by the group analysis algorithm is performed (ST9). When the third group discrimination is not completed, the approximation function is written in the model formula storage unit 16 (ST10), and the approximation error is written in the storage unit 17 (ST11).

【0047】次に、CPU10bでは、3群分析アルゴ
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−Y
m')の他にもう1種のダミーデータ(Y1"', …,Y
m"' )を作成し(ST12)、これら3群データについ
てファジィ数量化II類による特性分布の算出を行う(S
T6)。3群データの例及びその特性分布の算出につい
ては、後で説明する。
Next, in the CPU 10b, the analysis dummy data (Y1 "= 1-Y1 ', ..., Ym" = 1-Y of the output data Y1', Y2 ', ..., Ym' is calculated in accordance with the three-group analysis algorithm.
m ') and another dummy data (Y1 "', ..., Y
m "') is created (ST12), and the characteristic distribution of these three group data is calculated by the fuzzy quantification II class (S).
T6). An example of the third group data and calculation of its characteristic distribution will be described later.

【0048】ここで、CPU10cにより関数近似を実
行する(ST7)。すなわち、3群データの特性分布
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。そして、CP
U10dにより、その近似関数と各データとの差(近似
誤差)を算出する(ST8)。
Here, the function approximation is executed by the CPU 10c (ST7). That is, the characteristic distribution of the third group data is approximated by a high-order nonlinear function obtained by the least squares method or a straight line obtained by region division. And CP
The difference (approximation error) between the approximate function and each data is calculated by U10d (ST8).

【0049】次に、前述の3群判別の終了を判定し(S
T9)、この段階では3群判別が終了しているので、近
似誤差の比較を行い(ST14)、3群データの場合の
近似誤差が2群データの場合の近似誤差より小さいかど
うかを判定する(ST15)。その結果、“YES”の
場合はモデル数式を更新し(ST16)、“YES”の
場合はそのまま、モデリング終了(ST17)となる。
Next, it is determined whether the above-mentioned third group discrimination is completed (S
T9) Since the third group discrimination has been completed at this stage, the approximation errors are compared (ST14) and it is determined whether the approximation error in the case of the third group data is smaller than the approximation error in the case of the second group data. (ST15). As a result, in the case of "YES", the model formula is updated (ST16), and in the case of "YES", the modeling ends (ST17).

【0050】図3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21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
21)、モデル数式によって出力値(制御量)を算出し
(ST22)、それを制御信号として出力する(ST2
3)。
FIG. 3 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 21 (step ST
21), an output value (control amount) is calculated by a model formula (ST22), and the calculated value is output as a control signal (ST2).
3).

【0051】以下、例を挙げて説明する。An example will be described below.

【0052】まず、同定対象のプロセス等の入力をA,
Bとし、出力をC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と出力Cとの数学的関係C
=f(A,B)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,
Let B be the output. In this case, multi-input nonlinear modeling is a mathematical relationship C between a plurality of inputs A and B and an output C.
= F (A, B) is identified (approximately obtained).

【0053】分析用データとして、次式により表1に示
す入出力データ(入力A,B及び出力C)が得られたも
のとする。
It is assumed that the input / output data (input A, B and output C) shown in Table 1 are obtained as the analysis data by the following equation.

【0054】[0054]

【数2】 [Equation 2]

【0055】[0055]

【表1】 A B C 0.0 0.0 0.070 0.3 0.0 0.086 0.7 0.0 0.126 1.0 0.0 0.187 0.0 0.3 0.113 0.3 0.3 0.161 0.7 0.3 0.328 1.0 0.3 0.593 0.0 0.7 0.407 0.3 0.7 0.672 0.7 0.7 0.839 1.0 0.7 0.887 0.0 1.0 0.813 0.3 1.0 0.874 0.7 1.0 0.914 1.0 1.0 0.930 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18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。この例では、入力データA,Bは最小値0、最大
値1であるので、そのまま正規化された値A’,B’と
し、出力データCは、その最小値と最大値の範囲[0.07
0 ,0.930 ]を[0,1]に置換することにより、正規
化された値C’とする。
[Table 1] ABC 0.0 0.0 0.070 0.3 0.0 0.086 0.7 0.0 0.126 1.0 0.0 0.187 0.0 0.3 0.113 0.3 0.3 0.161 0.7 0.3 0.328 1.0 0.3 0.593 0.0 0.7 0.407 0.3 0.7 0.672 0.7 0.7 0.839 1.0 0.7 0.887 0.0 1.0 0.813 0.3 1.0 0.874 0.7 1.0 0.914 1.0 1.0 0.930 The above data is normalized by a normalization algorithm automatically or by manually inputting a normalization conversion formula by the man-machine interface 18. In this example, since the input data A and B have the minimum value 0 and the maximum value 1, the normalized values A ′ and B ′ are used as they are, and the output data C is the minimum value and the maximum value range [0.07
By substituting [0, 0.930] with [0, 1], a normalized value C ′ is obtained.

【0056】次に、上記のように正規化されたデータ
A’,B’,C’をファジィ数量化II類で分析するた
め、正規化された出力データC’(第1のファジィ群)
のダミーデータC”(第2のファジィ群)を、従来と同
様に次式によって作成する。
Next, in order to analyze the data A ', B', C'normalized as described above by fuzzy quantification II, the normalized output data C '(first fuzzy group)
The dummy data C ″ (second fuzzy group) of is created by the following equation as in the conventional case.

【0057】C”=1−C’ …(3) これは、図4に示すメンバシップ関数で表わされる2つ
のファジィ群がファジィ数量化II類に用いられることに
相当する。
C ″ = 1−C ′ (3) This corresponds to the use of the two fuzzy groups represented by the membership function shown in FIG. 4 in the fuzzy quantification class II.

【0058】上記の2群データについての分析によって
算出されるサンプルスコアSCR を横軸にとり、C’の値
を縦軸にとって分析用データをプロットすると、図5に
示す特性分布が得られる。すなわち、図5は2群判別型
の分析アルゴリズムによる結果であり、サンプルスコア
は SCR =0.226 A’+0.616 B’ …(4) である。また、特性分布を近似するモデル数式(近似関
数)は C’=−5.88 SCR3 +7.43 SCR2 −0.95 SCR+0.02 …(5) となる。
When the sample score SCR calculated by the analysis of the above two-group data is plotted on the abscissa and the value of C'is plotted on the ordinate, the analysis data is plotted to obtain the characteristic distribution shown in FIG. That is, FIG. 5 shows the result of the analysis algorithm of the two-group discriminant type, and the sample score is SCR = 0.226 A ′ + 0.616 B ′ (4). The model formula (approximation function) that approximates the characteristic distribution is C ′ = − 5.88 SCR3 + 7.43 SCR2−0.95 SCR + 0.02 (5).

【0059】このときの近似精度は、図5の近似関数を
示す曲線とプロットされたデータとの誤差で評価され
る。その平均誤差をE2 とすると、E2 =0.0413とな
る。
The approximation accuracy at this time is evaluated by the error between the curve showing the approximation function of FIG. 5 and the plotted data. If the average error is E2, then E2 = 0.0413.

【0060】この例では、表1の分析用データにおける
正規化された出力データC’に「0又は1に近い値が多
く、0.5 に近い値が少ない。」という特徴があるため、
図5に示すように「0又は1付近のデータの影響によ
り、0.5 付近では近似誤差が大きい。」という特性分布
になる。
In this example, since the normalized output data C'in the analysis data of Table 1 has a feature that "there are many values close to 0 or 1 and few values close to 0.5".
As shown in FIG. 5, the characteristic distribution is "the approximation error is large near 0.5 due to the influence of data near 0 or 1."

【0061】上記の2群判別により得られたモデル数式
は、図1のモデル数式記憶部16に格納され、平均誤差
は近似誤差記憶部17に格納される。
The model formula obtained by the above-mentioned two-group discrimination is stored in the model formula storage unit 16 of FIG. 1, and the average error is stored in the approximate error storage unit 17.

【0062】次に3群判別のため、上記の正規化された
出力データC’のダミーデータC”を上記と同様に作成
すると共に、もう1つのダミーデータC"'(第3のファ
ジィ群)を次式によって作成する。
Next, in order to discriminate the third group, the dummy data C ″ of the above-mentioned normalized output data C ′ is created in the same manner as described above, and another dummy data C ″ ′ (third fuzzy group). Is created by the following formula.

【0063】C”=1−2・|C’−0.5| …(6) これは、図6に示すメンバシップ関数で表わされる3つ
のファジィ群がファジィ数量化II類に用いられることに
相当する。
C ″ = 1−2 · | C′−0.5 | (6) This corresponds to the use of the three fuzzy groups represented by the membership function shown in FIG. 6 in the fuzzy quantification class II. .

【0064】上記の3群データについての分析によって
算出されるサンプルスコアSCR を横軸にとり、C’の値
を縦軸にとって分析用データをプロットすると、図7に
示す特性分布が得られる。すなわち、図7は3群判別型
の分析アルゴリズムによる結果であり、サンプルスコア
は SCR =0.246 A’+0.584 B’ …(7) である。また、特性分布を近似するモデル数式(近似関
数)は C’=−6.76 SCR3 +8.42 SCR2 −1.18 SCR+0.03 …(8) となる。
When the sample score SCR calculated by the analysis on the above-mentioned three groups of data is plotted on the horizontal axis and the value of C'is plotted on the vertical axis, the analysis data is plotted to obtain the characteristic distribution shown in FIG. That is, FIG. 7 shows the result of the analysis algorithm of the three-group discriminant type, and the sample score is SCR = 0.246 A ′ + 0.584 B ′ (7). Further, the model formula (approximation function) that approximates the characteristic distribution is C ′ = − 6.76 SCR3 + 8.42 SCR2−1.18 SCR + 0.03 (8).

【0065】このときの近似精度は、図7の近似関数を
示す曲線とプロットされたデータとの誤差で評価され
る。その平均誤差をE3 とすると、E3 =0.0363とな
り、前記2群判別型の分析結果よりも精度が良い。これ
は、上式で示されるように第3のファジィ群をC’=
0.5で適合度が最大になるように設定したことにより、
C’= 0.5付近のデータが判別対象として重視され、そ
の付近の特性分布が改善されたことを示す。
The approximation accuracy at this time is evaluated by the error between the curve showing the approximation function of FIG. 7 and the plotted data. If the average error is E3, E3 = 0.0363, which is more accurate than the analysis result of the two-group discriminant type. This gives the third fuzzy group C ′ =
By setting so that the goodness of fit is maximized at 0.5,
It is shown that the data near C ′ = 0.5 is emphasized as the discrimination target and the characteristic distribution in the vicinity is improved.

【0066】次に、図5の2群判別型の分析による平均
誤差E2 と図7の3群判別型の分析による平均誤差E3
とを比較する。結果として、後者の平均誤差E3 の方が
小さいので、図1のモデル数式記憶部16に記憶されて
いるモデル数式は、3群判別型の分析アルゴリズムによ
り得られたモデル数式に更新される。
Next, the average error E2 by the 2-group discriminant analysis of FIG. 5 and the average error E3 by the 3-group discriminant analysis of FIG.
Compare with. As a result, since the latter average error E3 is smaller, the model formula stored in the model formula storage unit 16 of FIG. 1 is updated to the model formula obtained by the three-group discriminant analysis algorithm.

【0067】このように、従来の2群判別型の分析アル
ゴリズムに加えて3群判別型の分析アルゴリズムを用い
ることにより、データ分布に応じた調整が可能となり、
特性分布の偏りによって生じ得る近似精度の劣化を防止
することができる。
As described above, by using the 3-group discriminant type analysis algorithm in addition to the conventional 2-group discriminant type analysis algorithm, adjustment according to the data distribution becomes possible.
It is possible to prevent the deterioration of the approximation accuracy that may occur due to the bias of the characteristic distribution.

【0068】なお、本発明においてデータ分析に利用さ
れる第3のファジィ群は、図6に示すメンバシップ関数
に限らず、図8に示すように頂点の位置を左右にずらす
といった調整も可能であり、第3のファジィ群を定める
メンバシップ関数の形状についての制約はない。
The third fuzzy group used for data analysis in the present invention is not limited to the membership function shown in FIG. 6, and adjustment such as shifting the positions of vertices left and right as shown in FIG. 8 is also possible. Yes, there is no constraint on the shape of the membership function that defines the third fuzzy group.

【0069】また、従来の第1、第2のファジィ群につ
いても、本発明で利用できるメンバシップ関数は図6に
示すものに限らず、例えば図9に示すような非線形メン
バシップ関数に置き換えてもよい。
Further, regarding the first and second fuzzy groups of the related art, the membership function usable in the present invention is not limited to that shown in FIG. 6, but may be replaced with a non-linear membership function shown in FIG. 9, for example. Good.

【0070】要するに、第1〜第3のファジィ群のメン
バシップ関数が全て、本発明装置の使用者の要求に応じ
て設定可能であり、この可変設定により、前述のデータ
分布による影響をほとんど解消することができる。
In short, all the membership functions of the first to third fuzzy groups can be set according to the request of the user of the device of the present invention, and this variable setting almost eliminates the influence of the above-mentioned data distribution. can do.

【0071】[0071]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ファジ
ィ数量化II類によるデータ分析を行って得られるモデル
を用いる非線形制御装置において、分析用データの分布
の影響による近似誤差を小さくすることができる。ま
た、データの分布の影響を考慮して、分析結果の特性分
布を調整することもできる。かくして、高精度の入出力
同定が可能となり、ファジィ数量化II類を利用したモデ
ル同定に基づく非線形制御の信頼性が更に向上し、用途
も拡大するという効果が得られる。
As described above, according to the present invention, the approximation error due to the influence of the distribution of the analysis data is reduced in the non-linear controller using the model obtained by performing the data analysis by the fuzzy quantification type II. be able to. Further, the characteristic distribution of the analysis result can be adjusted in consideration of the influence of the data distribution. Thus, highly accurate input / output identification is possible, the reliability of nonlinear control based on model identification using fuzzy quantification II is further improved, and the application is expanded.

【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. 2 is a flowchart showing an execution procedure of a modeling algorithm used in the embodiment.

【図3】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. 3 is a flowchart showing an execution procedure of a control algorithm performed based on a model formula obtained by the modeling algorithm.

【図4】2群判別型のデータ分析に用いられるメンバシ
ップ関数を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a membership function used for 2-group discriminant-type data analysis.

【図5】2群判別型のデータ分析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 by a 2-group discrimination type data analysis algorithm.

【図6】3群判別型のデータ分析に用いられるメンバシ
ップ関数を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a membership function used for 3-group discriminant-type data analysis.

【図7】3群判別型のデータ分析アルゴリズムによる分
析結果を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing an analysis result by a 3-group discrimination type data analysis algorithm.

【図8】図6において第3群のメンバシップ関数を調整
した場合を示す図。
8 is a diagram showing a case where the membership function of the third group is adjusted in FIG.

【図9】3群判別型のデータ分析に用いられる非線形メ
ンバシップ関数の例を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a non-linear membership function used for 3-group discriminant data analysis.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10a〜10e…CPU、11,12a,12b,1
3,14,15…アルゴリズム記憶部、16…モデル数
式記憶部、17…近似誤差記憶部、18…マンマシンイ
ンタフェース、19…通信装置、20…データ記憶部、
21…信号入力部、22…信号出力部。
10a to 10e ... CPU, 11, 12a, 12b, 1
3, 14 and 15 ... Algorithm storage unit, 16 ... Model formula storage unit, 17 ... Approximation error storage unit, 18 ... Man-machine interface, 19 ... Communication device, 20 ... Data storage unit,
21 ... Signal input 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。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
2 ,‥‥,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、カテゴリー数をKとしたとき、
各カテゴリーi (i=1,2,‥‥,K) のデータμ
i(j) について、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 difference from the fuzzy quantification type I is that the external criterion is fuzzy group B 1 ,
B 2, ‥‥, is that given by B M. The purpose of this fuzzy quantification II class is, where K is the number of categories,
Data μ of each category A i (i = 1, 2, ..., K)
Linear form of category weight a i for i (j)

【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】 (但し、jはデータの番号で、j=1,2,‥‥,n)
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] (However, j is the data number, j = 1, 2, ..., N)
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、(1) 式により各データの標本値(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 sample value (sample score) of each data is obtained by the equation (1). 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】0042[Correction target item name] 0042

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0042】まず、マンマシンインタフェース18又は
通信装置19から入力データ1 ,X2 ,…,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20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 18 or the communication device 19 (steps ST1 and ST2), and the data are read. It is stored in the storage unit 20. 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】0043[Correction target item name] 0043

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0043】次に、CPU10aでは、上記正規化アル
ゴリズムに従って、各データの標準偏差σを算出し(S
T3)、その3倍すなわち3σの範囲[a,b]を
[0,1]に正規化する(ST4)。ここで正規化され
た出力データを1',Y2',…,Ym'と表わす。
Next, the CPU 10a calculates the standard deviation σ of each data according to the above normalization algorithm (S
T3), and the range [a, b] that is three times that, that is, 3σ, is normalized to [0, 1] (ST4). Here the normalized output data of the Y 1 ', Y 2', ..., represented as Y m '.

【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】0044[Correction target item name] 0044

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0044】CPU10bでは、2群分析アルゴリズム
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(ST5)、これら2群データについてファジィ
数量化II類による特性分布の算出を行う(ST6)。
In the CPU 10b, the dummy data ( Y 1 "= 1-Y 1 ', ..., Y m " = 1 for analysis of the output data Y 1 ', Y 2 ', ..., Y m ' is used in accordance with the two-group analysis algorithm. -Y m ' ) is created (ST5), and the characteristic distribution of these two group data is calculated by the fuzzy quantification II class (ST6).

【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】0047[Correction target item name] 0047

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0047】次に、CPU10bでは、3群分析アルゴ
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−Y
m')の他にもう1種のダミーデータ(1"', …,
m"' )を作成し(ST12)、これら3群データにつ
いてファジィ数量化II類による特性分布の算出を行う
(ST6)。3群データの例及びその特性分布の算出に
ついては、後で説明する。
Next, the CPU 10b, in accordance with three groups analysis algorithm, the output data Y 1 ', Y 2', ..., ' dummy data for analysis of the (Y 1 "= 1-Y 1' Y m, ..., Y m "= 1-Y
m ' ) and another dummy data ( Y 1 "',…,
Y m "' ) is created (ST12), and the characteristic distribution of these 3 group data is calculated by the fuzzy quantification II class (ST 6). An example of the 3 group data and its characteristic distribution calculation will be described later. To do.

【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】上記の2群データについての分析によって
算出されるサンプルスコアSCR を横軸にとり、C’の値
を縦軸にとって分析用データをプロットすると、図5に
示す特性分布が得られる。すなわち、図5は2群判別型
の分析アルゴリズムによる結果であり、サンプルスコア
は SCR =0.226 A’+0.616 B’ …(4) である。また、特性分布を近似するモデル数式(近似関
数)は C’=−5.88 SCR3 +7.43 SCR2 −0.95 SCR+0.02 …(5) となる。
When the sample score SCR calculated by the analysis of the above two-group data is plotted on the abscissa and the value of C'is plotted on the ordinate, the analysis data is plotted to obtain the characteristic distribution shown in FIG. That is, FIG. 5 shows the result of the analysis algorithm of the two-group discriminant type, and the sample score is SCR = 0.226 A ′ + 0.616 B ′ (4). The model formula (approximation function) that approximates the characteristic distribution is C ′ = − 5.88 SCR 3 +7.43 SCR 2 −0.95 SCR + 0.02 (5).

【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】0059[Correction target item name] 0059

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0059】このときの近似精度は、図5の近似関数を
示す曲線とプロットされたデータとの誤差で評価され
る。その平均誤差を2 とすると、2 =0.0413とな
る。
The approximation accuracy at this time is evaluated by the error between the curve showing the approximation function of FIG. 5 and the plotted data. If the average error is E 2 , then E 2 = 0.0413.

【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】0064[Correction target item name] 0064

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0064】上記の3群データについての分析によって
算出されるサンプルスコアSCR を横軸にとり、C’の値
を縦軸にとって分析用データをプロットすると、図7に
示す特性分布が得られる。すなわち、図7は3群判別型
の分析アルゴリズムによる結果であり、サンプルスコア
は SCR =0.246 A’+0.584 B’ …(7) である。また、特性分布を近似するモデル数式(近似関
数)は C’=−6.76 SCR3 +8.42 SCR2 −1.18 SCR+0.03 …(8) となる。
When the sample score SCR calculated by the analysis on the above-mentioned three groups of data is plotted on the horizontal axis and the value of C'is plotted on the vertical axis, the analysis data is plotted to obtain the characteristic distribution shown in FIG. That is, FIG. 7 shows the result of the analysis algorithm of the three-group discriminant type, and the sample score is SCR = 0.246 A ′ + 0.584 B ′ (7). Further, the model formula (approximation function) that approximates the characteristic distribution is C ′ = − 6.76 SCR 3 +8.42 SCR 2 −1.18 SCR + 0.03 (8).

【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】0065[Correction target item name] 0065

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0065】このときの近似精度は、図7の近似関数を
示す曲線とプロットされたデータとの誤差で評価され
る。その平均誤差を3 とすると、3 =0.0363とな
り、前記2群判別型の分析結果よりも精度が良い。これ
は、上式で示されるように第3のファジィ群をC’=
0.5で適合度が最大になるように設定したことにより、
C’= 0.5付近のデータが判別対象として重視され、そ
の付近の特性分布が改善されたことを示す。
The approximation accuracy at this time is evaluated by the error between the curve showing the approximation function of FIG. 7 and the plotted data. If the average error is E 3 , then E 3 = 0.0363, which is more accurate than the analysis result of the two-group discriminant type. This gives the third fuzzy group C ′ =
By setting so that the goodness of fit is maximized at 0.5,
It is shown that the data near C ′ = 0.5 is emphasized as the discrimination target and the characteristic distribution in the vicinity is improved.

【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】0066[Correction target item name] 0066

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0066】次に、図5の2群判別型の分析による平均
誤差2 と図7の3群判別型の分析による平均誤差3
とを比較する。結果として、後者の平均誤差3 の方が
小さいので、図1のモデル数式記憶部16に記憶されて
いるモデル数式は、3群判別型の分析アルゴリズムによ
り得られたモデル数式に更新される。
Next, the average error E 2 by the two-group discriminant type analysis of FIG. 5 and the average error E 3 by the three-group discriminant type analysis of FIG.
Compare with. As a result, since the latter average error E 3 is smaller, the model formula stored in the model formula storage unit 16 of FIG. 1 is updated to the model formula obtained by the three-group discriminant analysis algorithm.

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、 前記データを正規化してファジィ数量化II類の手法で分
析し、その結果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、 前記近似関数算出処理部で生成された関数を用いて前記
入力信号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入力信号に対する出
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、前記モデリングアルゴリズム
が、正規化されたデータ及びそのダミーデータを用いて
分析する2群分析アルゴリズムと、前記2群のデータに
もう1群のダミーデータを加えて分析する3群分析アル
ゴリズムとを含むことを特徴とする非線形制御装置。
1. A data collecting means for collecting data indicating an input / output relationship of a controlled object, normalizing the data, analyzing the data by a method of fuzzy quantification II, and analyzing a characteristic distribution obtained as a function. A modeling algorithm storage unit that stores a modeling algorithm to approximate, 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, A control algorithm storage unit that stores a control algorithm that calculates an output for the input signal using the function generated by the approximate function calculation processing unit; and a control calculation unit that calculates an output value for the input signal according to the control algorithm. A signal output unit for outputting the result of the calculation by the control calculation unit as a control signal. The modeling algorithm includes a two-group analysis algorithm for analyzing the normalized data and the dummy data thereof and a three-group analysis algorithm for analyzing the two groups of data by adding another group of dummy data. A non-linear control device comprising:
【請求項2】前記特性分布を近似する関数の近似誤差を
算出し、前記2群分析アルゴリズムによって得られた特
性分布近似関数の近似誤差と前記3群分析アルゴリズム
によって得られた特性分布近似関数の近似誤差とを比較
して、後者の近似誤差が前者の近似誤差より小さいと
き、前記2群分析アルゴリズムによって得られた特性分
布近似関数を前記3群分析アルゴリズムによって得られ
た特性分布近似関数に更新する近似誤差算出及び比較評
価処理部を備えたことを特徴とする請求項1記載の非線
形制御装置。
2. An approximation error of a function approximating the characteristic distribution is calculated, and an approximation error of the characteristic distribution approximating function obtained by the two-group analysis algorithm and a characteristic distribution approximating function obtained by the three-group analysis algorithm are calculated. When the latter approximation error is smaller than the former approximation error, the characteristic distribution approximation function obtained by the two-group analysis algorithm is updated to the characteristic distribution approximation function obtained by the three-group analysis algorithm. The non-linear control device according to claim 1, further comprising: an approximation error calculation and comparison evaluation processing unit that performs the above.
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