JP2643295B2 - Fuzzy control arithmetic unit and fuzzy inference method - Google Patents

Fuzzy control arithmetic unit and fuzzy inference method

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JP2643295B2 JP63124352A JP12435288A JP2643295B2 JP 2643295 B2 JP2643295 B2 JP 2643295B2 JP 63124352 A JP63124352 A JP 63124352A JP 12435288 A JP12435288 A JP 12435288A JP 2643295 B2 JP2643295 B2 JP 2643295B2
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、制御計測値とその制御量を人間が感覚的に
判定する定量値との双方あるいは何れか一方を入力値と
して,定められたあいまいな推論規則に従って,ファジ
ィ推論規則で演算し,その結果として出力用メンバシッ
プ関数を作成し,その関数から出力値を決定して制御操
作量として出力するようにしたファジィ制御演算装置に
関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an input and / or output of a control measurement value and / or a quantitative value for sensuously determining the control amount. The present invention relates to a fuzzy control operation device that performs an operation according to a fuzzy inference rule according to an inference rule, creates an output membership function as a result, determines an output value from the function, and outputs it as a control operation amount.

従来の技術 ファジィ(Fuzzy)とは日本語で表現するところの
「あいまいさ」を意味する。ファジィ理論は1965年にア
メリカのL.A.Zadeh教授によって提唱された集合理論で
あるが,本発明に関連するファジィ推論はファジィ理論
の一分野であり,近年このファジィ推論が制御分野に実
用化され,ファジィ制御と呼ばれている(例えば,計測
自動制御学会論文集20(1983年)第873頁から第880頁,
システムと制御28(1984年)第597頁から第604頁)。
2. Description of the Related Art Fuzzy means "ambiguity" in Japanese. Fuzzy theory is a set theory proposed by Professor LAZadeh of the United States in 1965, but fuzzy inference related to the present invention is a field of fuzzy theory. (For example, pages 873 to 880 of the Society of Instrument and Control Engineers, 20 (1983),
Systems and Controls 28 (1984) pp. 597-604).

ファジィ制御は従来のPID制御,現代制御と比較して
も遜色の無いものと言われており,特に制御系が非線形
なシステム系,もしくは人間の評価が関与しているあい
まいな情報を取り扱わなければいけないシステム系にお
いては熟練者の持つ知識や制御経験などを取り扱うこと
ができ,その有効性は高い。
Fuzzy control is said to be comparable to conventional PID control and modern control, especially if the control system does not handle nonlinear system systems or ambiguous information that involves human evaluation. In a system that is not good, the knowledge and control experience of a skilled person can be handled, and its effectiveness is high.

したがって,現在プロセス制御系に多く用いられてい
るPID制御装置のような線形の制御出力に限らず,任意
の非線形な制御出力を必要とする制御対象に有効である
と考えられる。すなわち,ファジィ制御を用いる狙いは
数学モデルが構成できない複雑な制御システム系におい
て,人間(操作者)が従来の経験から得ている知識や制
御経験等から,そのシステムを実現させる制御を計算機
で再現しようとする所にある。
Therefore, it is considered that the present invention is effective not only for a linear control output such as a PID control device widely used in a process control system but also for a control target requiring an arbitrary non-linear control output. In other words, in a complex control system system in which a mathematical model cannot be constructed using fuzzy control, the control that realizes the system is reproduced by a computer based on the knowledge and control experience that humans (operators) have gained from conventional experience. I'm in the place to try.

なお,ファジィ推論,ファジィ制御と言う用語に関し
てファジー推論,ファジー制御と言う用語を用いた論
文,特許などがあるが,本明細書では,すべて「ファジ
ィ」と言う用語に統一して説明することにした。
In addition, there are papers and patents that use the terms fuzzy inference and fuzzy control for the terms fuzzy inference and fuzzy control. However, in this specification, all terms will be unified to the term “fuzzy”. did.

従来の技術を説明するに当たり,まず,ファジィ推論
(ファジィ制御とも言う)の基本概略について説明す
る。
Before explaining the conventional technique, first, a basic outline of fuzzy inference (also referred to as fuzzy control) will be described.

人間の評価が関与する制御システム系において,操作
者が制御操作量に主観的に,また感覚的に判定した変
量,たとえば「大きい」,「中位」,「とても」,「少
し」等の変量(これをファジィ変数と言う)を用いて最
終の制御操作量を決定する場合がある。この入力変量は
操作者が自分の経験から得た制御経験を用いて操作量を
決定している。ファジィ制御演算装置では所定の推論規
則に従って,入力変量のファジィ変数を推論規則の前件
部(IF部)に適用し,その規則に対する満足度(メンバ
シップ値)から,後件部(THEN部)での出力のファジィ
数を決定している。ここで、ファジィ数とは「おおよそ
2」などのあいまいな数値を意味し、メンバシップ関数
で表現するものである。実際の操作量は複数規則による
出力のファジィ数の重心値等を取ることにより,得るこ
とができる。
In a control system that involves human evaluation, variables that are subjectively and intuitively determined by the operator as control variables, for example, variables such as “large”, “medium”, “very”, and “slightly”. (This is called a fuzzy variable) in some cases to determine the final control operation amount. This input variable determines the operation amount using the control experience obtained from the operator's own experience. The fuzzy control arithmetic unit applies the fuzzy variables of the input variables to the antecedent part (IF part) of the inference rule according to a predetermined inference rule, and determines the consequent part (THEN part) from the satisfaction level (membership value) for the rule. Determines the fuzzy number of the output. Here, the fuzzy number means an ambiguous numerical value such as “approximately 2” and is expressed by a membership function. The actual operation amount can be obtained by taking the center of gravity value of the fuzzy number of the output according to a plurality of rules.

第9図はファジィ制御演算装置の従来例を示すブロッ
ク図である。各ブロックを説明すると次のようになる。
同図において,1はデータ(計算値および人間の評価値を
含む)入力装置,2は表示指令装置,3はファジィ推論演算
装置,4は推論結果出力装置,5は表示装置である。
FIG. 9 is a block diagram showing a conventional example of a fuzzy control arithmetic unit. Each block will be described as follows.
In the figure, 1 is a data (including a calculated value and a human evaluation value) input device, 2 is a display command device, 3 is a fuzzy inference operation device, 4 is an inference result output device, and 5 is a display device.

表示指令装置2はキーボードで構成され,ファジィ推
論演算装置3はデジタル計算機で構成されている。デー
タ入力装置1に入力されたデータはファジィ推論演算装
置3で推論演算がほどこされた結果,推論結果を出力
し,同時に表示装置5に推論規則のリスト,ファジィ変
数のリストおよび各種推論規則の使用状況などが表示さ
れるようになっている。
The display command device 2 is constituted by a keyboard, and the fuzzy inference operation device 3 is constituted by a digital computer. The data input to the data input device 1 is subjected to an inference operation by the fuzzy inference operation device 3 and outputs an inference result. At the same time, a list of inference rules, a list of fuzzy variables, and use of various inference rules are displayed on the display device 5. The status etc. are displayed.

この従来図,第9図はファジィ推論規則の推論規則や
入力データとしてのファジィ変数はファジィ推論演算装
置で一定に固定されており,ファジィ変数を変更する機
能は持たない。
In FIG. 9 and FIG. 9, the inference rules of fuzzy inference rules and fuzzy variables as input data are fixed at a fuzzy inference operation device and have no function of changing fuzzy variables.

第10図は従来の推論規則のチューニング可能なファジ
ィ制御演算装置の他の例を示すブロック図である。第10
図は第9図に対して,ファジィ数を入力するデータ入力
装置1と,その入力値を用いて,ファジィ推論演算を行
なうファジィ推論演算装置3と,その結果得られる推論
結果のファジィ数から制御結果として制御出力を出す推
論結果装置4と,表示指令装置2からの指令により,入
力値,ファジィ推論に用いられたファジィ推論規則およ
びファジィ変数,または推論結果出力などを表示する表
示装置5からなる第9図のファジィ推論装置に推論異常
検知パラメータ入力装置109より入力されたパラメータ
およびファジィ推論により得られた推論結果のファジィ
数をファジィ推論演算装置103から与えられて,前記パ
ラメータとの比較により,推論結果の検討からファジィ
推論演算装置103における推論異常の検知を行なう推論
異常検知装置110と推論異常が検知されたとき,そのと
きの関連諸データを推論状況データとして記憶する推論
異常状況記憶装置111と,推論異常状況表示指令装置112
からの指令に基づいて,推論異常に関する異常発生の日
時,その時の入力値,推論規則,出力値および推論結果
のファジィ数などを表示する推論異常状況表示装置113
とを付加したものである。
FIG. 10 is a block diagram showing another example of a conventional fuzzy control operation device capable of tuning an inference rule. Tenth
The figure is different from FIG. 9 in that a data input device 1 for inputting a fuzzy number, a fuzzy inference operation device 3 for performing a fuzzy inference operation using the input value, and a control based on the fuzzy number of the inference result obtained as a result. An inference result device 4 that outputs a control output as a result, and a display device 5 that displays input values, fuzzy inference rules and fuzzy variables used in fuzzy inference, or inference result output, etc., according to a command from the display command device 2. The parameters input from the inference abnormality detection parameter input device 109 and the fuzzy number of the inference result obtained by the fuzzy inference to the fuzzy inference device of FIG. 9 are given from the fuzzy inference operation device 103, and are compared with the above parameters. From the examination of the inference results, the fuzzy inference operation unit 103 detects the inference abnormality and the inference abnormality detection unit 110 and the inference abnormality When There sensed, the inference abnormal state storage device 111 for storing various related data at that time as inference condition data, inferring the abnormal situation display instruction unit 112
Abnormal status display device 113 for displaying the date and time of the occurrence of the abnormality related to the inference abnormality, the input value at that time, the inference rule, the output value, the fuzzy number of the inference result, etc.
Is added.

発明が解決しようとする課題 しかしながら,このような従来の方法では、ファジィ
推論の後件部の変数はファジィ変数で与えられており,
どのように規則を記述すれば,どのような非線形系の出
力を得られるかは見通しがつきにくく,また,推論規則
をチューニングする際に,チューニング対象のパラメー
ターの個数が多いため,チューニングは困難な場合が多
く,従来のPID制御の長所である線形システム系での制
御の容易性,高速性を包含できないでいた。
However, in such a conventional method, the variables in the consequent part of fuzzy inference are given by fuzzy variables.
It is difficult to predict how the nonlinear system output can be obtained if the rules are described, and tuning of the inference rules is difficult because of the large number of parameters to be tuned. In many cases, the simplicity and high speed of linear system systems, which are the advantages of conventional PID control, could not be included.

そこで,本発明は、ファジィ推論規則を記憶する記憶
部の記憶容量の削減を図ることができるとともにルール
調整の容易化、ファジィ推論演算の高速化を可能とする
ファジィ制御演算装置を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention provides a fuzzy control operation device that can reduce the storage capacity of a storage unit for storing fuzzy inference rules, facilitate rule adjustment, and speed up fuzzy inference operation. Aim.

課題を解決するための手段 上記目的を達成するため、本発明のファジィ制御演算
装置は、制御対象からの観測値と人間が感覚的に判定す
る定量値との双方あるいは何れか一方のデータを入力
し、ファジィ推論演算を行って制御対象への操作量を出
力する演算装置であって、前記データを入力するデータ
入力部と、ファジィ推論規則の後件部を定数値として推
論規則を記憶するファジィ推論規則記憶部と、前記ファ
ジィ推論演算を行って前記入力されたデータに対する複
数のファジィ推論規則の前件部に適合するそれぞれの度
合と前記記憶されたファジィ推論規則の後件部の定数値
とからそれぞれのファジィ推論規則の出力値を求め、そ
れぞれのファジィ推論規則の出力値を統合して制御対象
への操作量を求めるファジィ推論演算部と、求められた
ファジィ推論演算結果を出力する出力部とを備えた構成
である。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, a fuzzy control arithmetic device according to the present invention inputs data of both or one of an observation value from a controlled object and a quantitative value determined by a human being sensuously. An operation device for performing a fuzzy inference operation to output an operation amount to a control target, comprising: a data input unit for inputting the data; and a fuzzy storage unit for storing an inference rule with a consequent part of the fuzzy inference rule being a constant value. An inference rule storage unit, performing each of the fuzzy inference operations to match the antecedent part of the plurality of fuzzy inference rules with respect to the input data, and a constant value of a consequent part of the stored fuzzy inference rule. A fuzzy inference operation unit that obtains the output value of each fuzzy inference rule from And an output unit for outputting the obtained fuzzy inference operation result.

また、本発明のファジィ推論方法は、制御対象の観測
値と人間が感覚的に判定する定量値との双方あるいは何
れか一方のデータから制御対象への操作量を推論するフ
ァジィ推論方法であって、以下の各ステップを含むもの
である。
Further, the fuzzy inference method of the present invention is a fuzzy inference method for inferring an operation amount to the control object from data of both or any of the observation value of the control object and the quantitative value determined by human being sensuously. , Including the following steps.

ファジィ推論規則の後件部として定数値を予めメモリ
に記憶するステップ、前記データを入力するステップ、
入力されたデータに対する複数のファジィ推論規則の前
件部に適合する度合をそれぞれ求めるステップ、前記そ
れぞれの適合する度合と予め記憶されたファジィ推論規
則の後件部の定数値とからそれぞれのファジィ推論規則
の出力値を求めるステップ、それぞれのファジィ推論規
則の出力値から制御対象への操作量を求めるステップ。
Storing a constant value in a memory in advance as a consequent part of the fuzzy inference rule; inputting the data;
Obtaining respective degrees of conformity to the antecedent part of the plurality of fuzzy inference rules with respect to the input data; and fuzzy inference from the respective degrees of conformity and the constant value of the consequent part of the fuzzy inference rule stored in advance. A step of obtaining an output value of a rule; and a step of obtaining an operation amount for a control target from an output value of each fuzzy inference rule.

作用 以上のようにファジィ推論規則の後件部を定数値とす
ることで、ファジィ推論規則を記憶するメモリは小容量
のメモリが使用でき、ルール調整の容易化、ファジィ推
論演算の高速化が可能となる。
Function As described above, by setting the consequent part of the fuzzy inference rule to a constant value, a small-capacity memory can be used for storing the fuzzy inference rule, facilitating rule adjustment and speeding up fuzzy inference operation. Becomes

実施例 以下,本発明の一実施例を図面を用いて,説明する。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図において,11は制御状況入力部で,プロセス制
御,自動調整制御,およびサーボ機構制御での計測状況
を入力する。12は言語評価入力部で,同じく入力部では
あるが,操作者の現在状況での制御評価値を入力する。
例えば,「良い」「とても良い」「少し良い」などのあ
いまいな評価量を言葉を用いて入力する。14はファジィ
数記憶部で,前記のあいまいな評価量のファジィ数を記
憶しており,その他に,ファジィ推論演算の前件部で用
いる「負で大きい」「ゼロ」「正で小さい」などの制御
量の大小を表わすファジィ変数も記憶している。
In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a control status input unit for inputting measurement status in process control, automatic adjustment control, and servo mechanism control. Reference numeral 12 denotes a language evaluation input unit, which is also an input unit, and inputs a control evaluation value in the current situation of the operator.
For example, an ambiguous evaluation amount such as "good", "very good", or "slightly good" is input using words. Reference numeral 14 denotes a fuzzy number storage unit which stores the fuzzy numbers of the above-mentioned ambiguous evaluation amounts, such as "negative large", "zero", "positive small" used in the antecedent part of the fuzzy inference operation. A fuzzy variable representing the magnitude of the control amount is also stored.

13はファジィ数入力変更部で,前記の言語評価入力部
12で表現される評価表現に対応するファジィ数をファジ
ィ数記憶部14から取り出して入力として変更する。例え
ば「良い」という言葉によるあいまいな評価量が言語評
価入力部12に入力された場合、「良い」に対応するファ
ジィ数は第2図のメンバシップ関数で示す形としてファ
ジィ数記憶部14に記憶しており、ファジィ数入力変更部
13では「良い」という言葉からメンバシップ関数で表さ
れるファジィ数に変更する。尚、言語評価入力として
は、ファジィ情報を用いる。
13 is a fuzzy number input change section, which is the language evaluation input section described above.
The fuzzy number corresponding to the evaluation expression represented by 12 is extracted from the fuzzy number storage unit 14 and changed as an input. For example, when an ambiguous evaluation amount based on the word "good" is input to the language evaluation input unit 12, the fuzzy number corresponding to "good" is stored in the fuzzy number storage unit 14 as a form indicated by the membership function in FIG. Fuzzy number input change section
In 13, the word "good" is changed to a fuzzy number represented by a membership function. Note that fuzzy information is used as a language evaluation input.

15はファジィ推論規則記憶部で,ファジィ推論に用い
る推論規則を多数記憶している。ここで用いられる規則
は「IF…(前件部)…THEN…(後件部)である」の形式
で表現され,前件部はファジィ変数を含む推論命題で,
また後件部は通常の実数である定数値で表現されてい
る。16は推論規則管理部で,ファジィ数記憶部14からフ
ァジィ数を,またファジィ推論規則記憶部15から推論規
則を取り出す。
Reference numeral 15 denotes a fuzzy inference rule storage unit, which stores many inference rules used for fuzzy inference. The rules used here are expressed in the form "IF ... (antecedent) ... THEN ... (consequent)", where the antecedent is an inference proposition containing fuzzy variables.
The consequent part is represented by a constant value that is a normal real number. Reference numeral 16 denotes an inference rule management unit which extracts a fuzzy number from the fuzzy number storage unit 14 and an inference rule from the fuzzy inference rule storage unit 15.

17はファジィ推論演算部で,制御状況入力部11の出力
である制御入力とファジィ数入力変更部13の出力である
ファジィ数を推論規則に適応して,ファジィ推論を行な
い,推論結果を導出する。18は制御操作量出力部で,フ
ァジィ推論の結果を出力する。19は制御指令表示部で,
制御指令を表示する。20は制御状況表示部で,制御指令
表示部19からの指令により,ファジィ推論の状況およ
び,結果を表示する。以上がファジィ制御演算を行なう
為の基本装置部である。
Reference numeral 17 denotes a fuzzy inference operation unit which applies a fuzzy number, which is an output of the control status input unit 11 and a fuzzy number, which is an output of the fuzzy number input change unit 13, to a fuzzy inference and derives an inference result. . Reference numeral 18 denotes a control manipulated variable output unit that outputs a result of fuzzy inference. 19 is a control command display section,
Displays control commands. Reference numeral 20 denotes a control status display unit, which displays the status of the fuzzy inference and the result according to a command from the control command display unit 19. The above is the basic device for performing the fuzzy control calculation.

前記のように構成されたファジィ制御演算装置および
チューニングの容易なファジィ推論方法について,以下
にその詳細な方法論を説明する。
The fuzzy control arithmetic device configured as described above and a fuzzy inference method that is easy to tune will be described in detail below.

<推論方法> 従来のファジィ制御は制御入力から得られる情報,例
えば一次遅れのタンクモデルを考えると制御偏差e,およ
びその変化率deと,制御出力(操作量)uの間の関係を
IF…THEN規則として記述する場合,次のような IF e is Zero and de is Positive Medium THEN u is Negative Medium. 推論規則を複数個用意する。IF…の部分を前件部,THEN
…の部分を後件部と呼ぶ。Zero,Positive Medium,およ
びNegative Mediumなどは規則の記述に用いる入力や出
力のファジィ数を表わすラベルであり,ファジィ変数で
ある。第2図にその一例を示す。
<Inference method> In the conventional fuzzy control, information obtained from the control input, for example, considering a first-order lag tank model, the relationship between the control error e and its change rate de and the control output (manipulated variable) u
If described as IF ... THEN rule, prepare multiple inference rules as follows: IF e is Zero and de is Positive Medium THEN u is Negative Medium. IF… part as antecedent part, THEN
The part of ... is called a consequent part. Zero, Positive Medium, Negative Medium, etc. are labels indicating the fuzzy numbers of inputs and outputs used for describing rules, and are fuzzy variables. FIG. 2 shows an example.

本発明では前件部のファジィ変数は三角型の対象なメ
ンバシップ関数として,Negative Big(NB),Negative M
edium(NM),Negative Small(NS),Zero(ZO),Positi
ve Small(PS),Positive Medium(PM),Positive Big
(PB)の各ファジィ変数は一定間隔の距離を持つように
設定する。また,実際の制御出力は通常の実数値である
ことが多いので,uはファジィ数ではなく,実数値である
とする。即ち, IF e is Zero and de is Positive Medium THEN u=f(例えば,実数値2). となる。第3図にファジィ推論過程の一実施例を示す。
通常のファジィ制御と提案したファジィ制御との規則表
をそれぞれ,第4図,第5図に示す。
In the present invention, the fuzzy variables in the antecedent part are Negative Big (NB), Negative M
edium (NM), Negative Small (NS), Zero (ZO), Positi
ve Small (PS), Positive Medium (PM), Positive Big
Each fuzzy variable in (PB) is set to have a fixed distance. Also, since the actual control output is usually a normal real value, u is not a fuzzy number but a real value. That is, IF e is Zero and de is Positive Medium THEN u = f (for example, real value 2). Becomes FIG. 3 shows an embodiment of the fuzzy inference process.
Rule tables for the normal fuzzy control and the proposed fuzzy control are shown in FIGS. 4 and 5, respectively.

前記の規則から得られる結論のファジィ数は となり,前件部の適合度を表わしている。推論規則は複
数あるので,結合した結果Tはuのファジィ数として, μ(u)=μ(u)Vμ(u)V…Vμ(u) ……(2) と求められる。ここで,Λ,Vはそれぞれmin演算,max演
算を表わす。
The fuzzy number of the conclusion from the above rule is Which indicates the degree of conformity of the antecedent part. Since there are a plurality of inference rules, the combined result T is obtained as a fuzzy number of u: μ T (u) = μ 1 (u) Vμ 2 (u) V... Vμ n (u) (2) Here, Λ and V represent a min operation and a max operation, respectively.

ファジィ数Tを操作量(実数値)にする方法として,
重み付き重心を採用すると, となる。ただし,fは後件部の実数値である。
As a method of converting the fuzzy number T into a manipulated variable (real value),
When weighted center of gravity is adopted, Becomes Where f is the real value of the consequent.

PID制御の出力および提案したファジィ制御の出力を
それぞれ,第6図および第7図に示す。第6図は比例要
素と微分要素の2つからなるPD制御器の出力例(表示の
ため積分要素を省く)であり,eとdeに対応した制御出力
uを縦軸にとっている。
The output of the PID control and the output of the proposed fuzzy control are shown in FIGS. 6 and 7, respectively. FIG. 6 shows an output example of a PD controller composed of two elements, a proportional element and a differential element (the integral element is omitted for display), and the control output u corresponding to e and de is plotted on the vertical axis.

提案したファジィ制御で推論規則を第5図のように与
えると、第6図のPD制御と同じ出力が得られる。さら
に、ファジィ制御の入力に積分要素を追加することによ
って、同様にしてPID制御と同じ出力が得られる。非線
形成を持たせるために規則を第8図のように変更すると
出力は第7図のようになる。
When the inference rule is given as shown in FIG. 5 in the proposed fuzzy control, the same output as in the PD control in FIG. 6 can be obtained. Further, by adding an integral element to the input of the fuzzy control, the same output as that of the PID control can be obtained in the same manner. When the rule is changed as shown in FIG. 8 to have a nonlinear component, the output becomes as shown in FIG.

eがNBでdeがPBである近辺で出力を下げ,eがPBでdeが
NBの近辺で出力を上げている。このように,第5図の規
則表を基本に考えてPID制御に非線形成を持たせること
が容易にできる。提案したファジィ制御の特徴は2次,3
次などの高次関数を用いるよりもずっと簡単に希望する
非線形出力を得る事ができる点にあると考えられる。
When e is NB and de is PB, the output is lowered, and e is PB and de is
The output is increased near NB. In this way, it is easy to give the PID control a non-linear component based on the rule table of FIG. The features of the proposed fuzzy control are quadratic, 3
It is considered that the desired nonlinear output can be obtained much more easily than using a higher-order function such as

なお,本実施例では,ファジィ推論の結果として得ら
れる制御操作量を(3)式による重み付き重心を採用し
たが,ファジィ数Tの中心値や最大値などを取る方法を
用いてもよい。
In the present embodiment, the weight of the center of gravity of the fuzzy number T is used as the control operation amount obtained as a result of the fuzzy inference.

また,本実施例では,ファジィ推論演算の(5)式と
(2)式でmin演算およびmax演算をそれぞれ用いたがmi
n演算の代わりに代数積,限界積,激烈積などのt−nor
m演算を,また、max演算の代わりに代数和,限界和,激
烈和などのt−conorm演算を用いてもよい。
In the present embodiment, the min and max operations are used in equations (5) and (2) of the fuzzy inference operation, respectively.
t-nor for algebraic, marginal, and intense products instead of n operations
The m-operation may be replaced by a t-conorm operation such as an algebraic sum, a limit sum, or an intense sum instead of the max operation.

発明の効果 以上のように本発明によれば、ファジィ推論規則の後
件部を定数値とすることで、ファジィ推論規則を記憶す
る記憶部の記憶容量の削減を図ることができるとともに
ルール調整の容易化、ファジィ推論演算の高速化が可能
となる。
As described above, according to the present invention, the consequent part of the fuzzy inference rule is set to a constant value, so that the storage capacity of the storage unit for storing the fuzzy inference rule can be reduced and the rule adjustment can be performed. It is possible to simplify and speed up the fuzzy inference operation.

さらに、後件部の定数値を等間隔にとった場合には、
ファジィ制御はPID制御となるが、この場合でも、非線
形系の推論規則を後件部の実数値の変更だけにより、容
易にチューニング可能とし、チューニング終了後はファ
ジィ推論による制御ができ、その効果は大きい。
Furthermore, if the constant values of the consequent are taken at equal intervals,
Fuzzy control is PID control, but even in this case, the inference rule of the nonlinear system can be easily tuned only by changing the real value of the consequent part, and control can be performed by fuzzy inference after tuning is completed. large.

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

第1図は本発明における一実施例のファジィ制御演算装
置のブロック図、第2図は本発明における一実施例のフ
ァジィ変数を示す線図、第3図は本発明における提案し
たファジィ制御の一実施例のファジィ推論演算過程を示
す線図、第4図は従来のファジィ制御の推論規則を示す
線図、第5図は同装置におけるファジィ制御の一例の推
論規則を示す線図、第6図はPID制御による一実施例の
制御出力を示す線図、第7図は本発明における提案した
ファジィ制御の一実施例の制御出力を示す線図、第8図
は第7図における推論規則を示す線図、第9図は従来の
ファジィ制御演算装置の構成図、第10図は従来の推論規
則のチューニング可能なファジィ制御演算装置の構成図
である。 11……制御状況入力部、12……言語評価入力部、13……
ファジィ数入力変更部、14……ファジィ数記憶部、15…
…ファジィ推論規則記憶部、16……推論規則管理部、17
……ファジィ推論演算部、18……制御操作量出力部、19
……制御指令表示部、20……制御状況表示部。
FIG. 1 is a block diagram of a fuzzy control operation device of one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing fuzzy variables of one embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing an inference rule of a conventional fuzzy control, FIG. 5 is a diagram showing an inference rule of an example of fuzzy control in the apparatus, FIG. Is a diagram showing a control output of one embodiment by PID control, FIG. 7 is a diagram showing a control output of one embodiment of the fuzzy control proposed in the present invention, and FIG. 8 is a diagram showing inference rules in FIG. FIG. 9 is a configuration diagram of a conventional fuzzy control arithmetic device, and FIG. 10 is a configuration diagram of a conventional fuzzy control arithmetic device capable of tuning an inference rule. 11 ... control status input section, 12 ... language evaluation input section, 13 ...
Fuzzy number input change unit, 14 ... Fuzzy number storage unit, 15 ...
... Fuzzy inference rule storage unit, 16 ... Inference rule management unit, 17
…… Fuzzy inference operation part, 18 …… Control operation amount output part, 19
... Control command display section, 20 ... Control status display section.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 寺野寿郎ほか2名「ファジィシステム 入門」(昭62−4−30)オーム社,P. 153−155 富士時報,58〔4〕(昭60),菅野道 夫ほか3名「汎用ファジィコントロール システム」,P.307−314 システムと制御チュートリアル講座’ 87「制御工学へのガイドライン(最新の モデリング理論とKnow−How)」 テキスト,(昭62),日本自動制御協 会,菅野道夫「システムのファジィモデ リング」,P.79−98 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References Toshiro Terano and two others “Introduction to Fuzzy Systems” (Showa 62-4-30) Ohmsha Publishing Co., Ltd., pp. 153-155 Fuji Times, 58 [4] (Showa 60), Michio Sugano and three others "General-purpose fuzzy control system", 307-314 System and Control Tutorial Lecture '87 “Guidelines for Control Engineering (Latest Modeling Theory and Know-How)” Textbook, (Showa 62), Japan Automated Control Association, Michio Sugano, “Fuzzy Modeling of Systems,” . 79−98

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】制御対象からの観測値と人間が感覚的に判
定する定量値との双方あるいは何れか一方のデータを入
力し、ファジィ推論演算を行って制御対象への操作量を
出力する演算装置であって、 前記データを入力するデータ入力部と、ファジィ推論規
則の後件部を定数値として推論規則を記憶するファジィ
推論規則記憶部と、前記ファジィ推論演算を行って前記
入力されたデータに対する複数のファジィ推論規則の前
件部に適合するそれぞれの度合と前記記憶されたファジ
ィ推論規則の後件部の定数値とからそれぞれのファジィ
推論規則の出力値を求め、それぞれのファジィ推論規則
の出力値を統合して制御対象への操作量を求めるファジ
ィ推論演算部と、求められたファジィ推論演算結果を出
力する出力部とを備えたことを特徴としたファジィ制御
演算装置。
1. An operation for inputting data or both of an observation value from a controlled object and a quantitative value determined by a human being sensuously, performing a fuzzy inference operation, and outputting an operation amount to the controlled object. An apparatus, comprising: a data input unit for inputting the data; a fuzzy inference rule storage unit for storing an inference rule with a consequent part of the fuzzy inference rule being a constant value; and the input data by performing the fuzzy inference operation. The output value of each fuzzy inference rule is obtained from the respective degrees that match the antecedent part of the plurality of fuzzy inference rules and the stored constant value of the consequent part of the fuzzy inference rule. A fuzzy inference operation unit for integrating the output values to obtain an operation amount for the controlled object; and an output unit for outputting the obtained fuzzy inference operation result. Fuzzy control arithmetic unit.
【請求項2】制御対象の観測値と人間が感覚的に判定す
る定量値との双方あるいは何れか一方のデータから制御
対象への操作量を推論するファジィ推論方法であって、
以下の各ステップを含む。 ファジィ推論規則の後件部として定数値を予めメモリに
記憶するステップ、 前記データを入力するステップ、 入力されたデータに対する複数のファジィ推論規則の前
件部に適合する度合をそれぞれ求めるステップ、 前記それぞれの適合する度合と予め記憶されたファジィ
推論規則の後件部の定数値とからそれぞれのファジィ推
論規則の出力値を求めるステップ、 それぞれのファジィ推論規則の出力値から制御対象への
操作量を求めるステップ。
2. A fuzzy inference method for inferring an operation amount to a control target from data of at least one of an observation value of the control target and a quantitative value determined by a human being,
It includes the following steps. Storing a constant value in a memory in advance as a consequent part of the fuzzy inference rule; inputting the data; obtaining respective degrees of conformity with the antecedent part of the plurality of fuzzy inference rules for the input data; Obtaining the output value of each fuzzy inference rule from the degree of conformity of the fuzzy inference rule and the constant value of the consequent part of the fuzzy inference rule stored in advance, obtaining the operation amount to the control object from the output value of each fuzzy inference rule Step.
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