JP2739500B2 - ルール群の選択装置,制御装置,ファジィルール設定装置,ファジィルール設定方法,ルール群の選択方法,制御方法 - Google Patents

ルール群の選択装置,制御装置,ファジィルール設定装置,ファジィルール設定方法,ルール群の選択方法,制御方法

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JP2739500B2
JP2739500B2 JP1213420A JP21342089A JP2739500B2 JP 2739500 B2 JP2739500 B2 JP 2739500B2 JP 1213420 A JP1213420 A JP 1213420A JP 21342089 A JP21342089 A JP 21342089A JP 2739500 B2 JP2739500 B2 JP 2739500B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ファジィルール等の選択、設定構成、その
ファジィルール等を用いての制御構成に関する。
(従来の技術) ファジィコントローラにおいては、与えられる入力変
数値の前件部メンバーシップ関数それぞれにおける適合
度を算出し、各ファジィルールにおいてそれら適合度の
最小値である前件部適合度を算出し、それら前件部適合
度により各ファジィルールにおいて後件部メンバーシッ
プ関数のトランケーションを行い、次に、トランケーシ
ョンを行った各後件部メンバーシップ関数の重ね合わせ
を行い、その重心位置に対応する確定値を入力変数値に
対して推論出力している。
(発明が解決しようとする課題) 上記のファジィルールは、推論に先立って制御対象機
器の制御に携わる者が制御ノウハウ等を加味して適宜設
定するものであり、試行錯誤によりルールの追加、削
除、変更を繰り返し行うことにより設定するものであ
る。したがって、その設定作業に非常に手間がかかる問
題点があった。
本発明は上記の問題点に鑑みてなしたもので、ファジ
ィルール等の設定が容易に行えるようにすることを目的
とする。
(課題を解決するための手段) 本発明は、このような目的を達成するために、請求項
(1)の発明では、ルール群の選択装置を、ルール群の
特性を表現する情報に対応させてルール群を複数個記憶
する記憶手段と、目標とするルール群の特性を表現する
情報を入力するために操作される操作手段と、前記操作
手段から入力された目標とするルール群の特性を表現す
る情報を用いて前記記憶手段から前記目標とするルール
群の特性に対応するルール群を選択する選択手段と、を
具備した構成とした。
請求項(2)の発明では、請求項(1)の発明におい
て、ルール群の特性を、ルール群を制御に用いて得られ
る制御状態の特性としている。
請求項(3)の発明では、制御装置を、制御特性を表
現する情報に対応させてルール群を複数個記憶する記憶
手段と、目標制御特性を表現する情報を入力するために
操作される操作手段と、前記操作手段から入力された目
標制御特性を表現する情報を用いて前記記憶手段から前
記目標制御特性に対応するルール群を選択する選択手段
と、前記選択手段によって選択されたルール群を、推論
に用いるルール群として設定する設定手段と、前記設定
手段によって設定されたルール群を用いた推論の出力を
用いて対象機器の制御を行う制御手段と、を具備した構
成とした。
請求項(4)の発明では、ファジィルール設定装置
を、制御特性に関するパラメータに対応して異なる形態
に形成される複数のルールマトリックスからなるルール
マトリックスベースを記憶する記憶手段と、前記ルール
マトリックスベースにおける特定のルールマトリックス
を選択するために操作される選択操作手段と、前記選択
操作手段からの選択信号に基づいて前記ルールマトリッ
クスベースにおいて対応するルールマトリックスを選択
し、それを推論用ファジィルールとして設定する設定手
段と、を備えてなる構成とした。
請求項(5)の発明では、ファジィルール設定方法
を、制御特性に関するパラメータに対応して異なる形態
に形成される複数のルールマトリックスの中から、選択
操作された目標制御特性に対応するルールマトリックス
を選択してそれを推論用ファジィルールとして設定する
構成とした。
請求項(6)の発明では、ルール群の特性を表現する
情報に対応させてルール群が複数個記憶された記憶手段
と、目標とするルール群を選択するために操作される操
作手段とを備えるルール群選択装置におけるルール群の
選択方法を、前記操作手段の操作によって目標とするル
ール群の特性を表現する情報を入力し、前記入力された
目標とするルール群の特性を表現する情報を用いて前記
記憶手段から対応するルール群を選択する構成とした。
請求項(7)の発明では、請求項(6)の発明におい
て、ルール群の特性を、ルール群を制御に用いて得られ
る制御状態の特性としている。
請求項(8)の発明では、制御方法を、制御特性を表
現する情報に対応させてルール群を複数個記憶し、操作
手段を用いて目標制御特性を表現する情報を入力し、前
記入力された目標制御特性を表現する情報を用いて前記
記憶される中において対応するルール群を選択し、前記
選択されたルール群を、推論に用いるルール群として設
定し、前記設定されたルール群を用いた推論の出力を用
いて対象機器の制御を行う、構成とした。
(作用) 請求項(1)または(6)によれば、操作手段の操作
よって入力された目標とするルール群の特性を表現する
情報を用いて、記憶されている複数個のルール群中にお
いて対応するルール群が選択されることになり、さら
に、請求項(2)または(7)では、操作手段の操作に
よって入力された目標制御特性を表現する情報を用い
て、記憶されている複数個のルール群中において対応す
るルール群が選択されることになる。
また、請求項(3)または(8)の発明によれば、操
作手段の操作によって入力された目標制御特性を表現す
る情報を用いて、記憶されている複数個のルール群中に
おいて対応するルール群が選択され、その選択されたル
ール群が推論ルールとして設定されて推論が行われ、そ
の推論出力を用いて対象機器の制御が行われる。請求項
(4)または(5)の発明によれば、選択操作手段の操
作によってルールマトリックスベースにおける特定のル
ールマトリックスが選択されてそれが推論用ファジィル
ールとして設定される。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。第1図は本発明のファジィルール設定装置の外観を
示す図、第2図は構成を示すブロック図である。
これらの図において符号1は本体部であり、本体部1
内には制御部2が設けられている。制御部2はマイクロ
コンピュータにより構成される設定手段としてのCPU3
と、記憶手段としてのメモリ4とから構成されている。
制御部2には各種の表示を行うCRT5、選択操作手段とし
てのキーボード6がそれぞれ接続されている。
10はファジィコントローラであり、ファジィルール設
定装置において設定されるファジィルールが与えられ、
11はファジィコントローラ10により制御される対象機器
(モータ)である。
記憶手段としてのメモリ4は、第3図に示すような、
異なる複数のルールマトリックス(ルール群)rmからな
るルールマトリックスベースrmBと、第4図に示すよう
な制御用ルールマトリックスRMとを記憶している。ここ
に示される設定装置は、上記ルールマトリックスrmで制
御用ルールマトリックスRMを適宜変更して所望のルール
マトリックスRMを設定する構成のものである。ルールマ
トリックスRMにおいて、入力変数値であるx1を角度偏
差、x2を角速度偏差とし、出力変数値であるyを操作量
とするもので、モータの回転角度制御用として使用され
るものである。
上記のモータの回転角度制御を行う際のルールマトリ
ックスRMとしては、入力値として偏差x1,x2がともに
「正」となる部分A、ともに「負」となる部分Bにおけ
るルール設定は比較的容易に行われるが、偏差x1,x2の
「正」「負」が相反する部分C,Dにおけるルール設定が
難しく、この部分のルールが使用される負荷に対応して
的確に設定されることによりモータ制御が適切に行われ
るとされている。この実施例では、そのC,D部分のルー
ルマトリックスをルールマトリックスベースrmBから選
んだものにより修正して全体のルールマトリックスRMの
設定を行う構成としている。
第5図はモータの回転角度θ制御に関する応答波形を
示すもので、制御特性としては波形Nの減衰形態(モー
タの振動)と応答速度とがあげられる。そして、波形N
の振動が上記のルールマトリックスrmそれぞれにおける
ゼロライン位置に、応答速度が出力値のポテンシャル勾
配にそれぞれ関係することが経験的に知られている。
このような観点において、上記の第3図に示されるル
ールマトリックスベースrmBは構成され、ゼロラインの
配置パターンとして(1)〜(15)の15種類、ポテンシ
ャル勾配パターンとして(A)(B)(C)の3種類
で、合計45個のルールマトリックrmが記憶されている。
ゼロラインZは、例えば配置パターン(1)におけるル
ールマトリックスrmそれぞれにおいては上部に水平に位
置し、配置パターン(15)におけるルールマトリックス
rmそれぞれにおいては左方に垂直に位置し、その間にお
いては少しづづゼロラインZの配置パターンを変えるも
ので、これにより水平から垂直に及ぶ全ての配置パター
ンが示されている。そして、そのゼロラインZの配置パ
ターンを形成するように出力値ファクターN(負)〜P
(正)が設定されている。これに対しポテンシャル勾配
は、上記のように書き込まれた出力値ファクターが
「小」(S)、「中」(M)「大」(L)と区別される
ことにより発生するものである。
第6図(A)(B)のそれぞれは、上記キーボード6
におけるゼロラインの配置パターン設定ネジ15と、ポテ
ンシャル勾配の設定ネジ16とを示すものである。ネジ15
は、矢印15aを0゜から90゜に回すことにより順次
(1)から(15)の配置パターンが選択でき、ネジ16は
矢印16aを小、中、大と切り替えることによりポテンシ
ャル勾配を「小」「中」「大」に切り替えることができ
るようになっている。このようにして、操作手段として
のそれぞれのネジ15,16を適宜調整操作することによ
り、上記のルールマトリックスベースrmBの中から適宜
のルールマトリックスrmが選択できるようになってい
る。
次に、上記の実施例におけるルールマトリックスRMの
設定動作について、第7図のフローチャートを参照して
説明する。
上記実施例に示す設定装置は、例えば、第1図、第2
図に示すように対象機器11とファジィコントローラ10と
を一体とする構成においてメーカーからユーザーに手渡
され、その手渡された状態においては制御用ルールマト
リックスRMは例えば第4図に示すものとなっている。ユ
ーザーはこの対象機器11のモータに負荷を接続使用する
もので、その接続使用される負荷に対応してルールマト
リックスRMの上記C,D部分の修正を行う。
C部分のルールマトリックスrmを選択するために、ま
ず、ネジ15を0゜から90゜に順次切り替えて行くことに
よりゼロライン配置パターンの選択を行う(ステップS
1)。この場合、ポテンシャル勾配は「小」「中」
「大」の適宜のものを選択しており、その選択操作に対
応してルールマトリックスベースrmBからルールマトリ
ックスrm1が検索され(ステップS2)、ルールマトリッ
クスRMのC部分がルールマトリックスrm1に変更され、
D部分がルールマトリックスrm1に対称な構成のルール
マトリックスrm2に変更されてルールマトリックスRMが
作成され(ステップS3)、そのルールマトリックスRMは
ファジィコントローラ10に送信される(ステップS4)。
ネジ15を切り替えて行くに伴って、ステップ1からス
テップ4の動作が繰り返され、この間において制御担当
者はモータの動作状態をチェックして振動の少ない状態
の配置パターンを選択する。
配置パターンの選択後にネジ16を切り替え(ステップ
S5)、この場合もその切り替え動作に対応して上記のス
テップ2からステップ4への動作と同様の動作(ステッ
プS6)、(ステップS7)(ステップS8)の動作が行われ
る。そして、ステップ5からステップ7の動作が繰り返
され、この間において制御担当者はモータ動作状態をチ
ェックして最も応答性がよいものを選ぶ。これにより、
満足の得られる動作状態において設定完了ボタンが押さ
れると(ステップS9)、その最も応答性のよいルールマ
トリックスRMの設定がなされ、動作が完了する。
そして、ファジィコントローラ10に制御に最適に設定
されたルールマトリックスRMが与えられ、モータの適正
な制御が可能となるものである。
上記において、C部分のルールマトリックスとしてゼ
ロラインの配置パターンが(11)、ポテンシャル勾配が
(M)であるルールマトリックスrmが選択され、D部分
のルールマトリックスとして上記(11)(M)のルール
マトリックスrmと対称構成のルールマトリックスrmが用
いられた場合におけるルールマトリックスRMを第8図に
示している。
上記の実施例においては、ルールマトリックスRMの一
部を構成するルールマトリックスrmを選択する構成につ
いて説明したが、もちろん、全体のルールマトリックス
RMを選択するような構成としてもよい。
さらに、上記の実施例においては、モータ制御に関し
て説明したが、第9図に示すような、温度の立ち上がり
の大小、温度振動の減衰の大小のそれぞれの制御特性の
組み合わせによるルールマトリックスrmからなるルール
マトリックスベースrmBを持つようにして、その中から
適正なルールマトリックスrmを選択するようにして温度
制御において実施することも可能である。この場合にお
けるルールマトリックスベースrmBの作成は、実験的に
作成すればよい。
(発明の効果) したがって本発明によれば、制御特性等に対応したフ
ァジィルール等の推論ルールの設定が容易にできるよう
になった。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第9図は本発明の実施例に関し、第1図は
ファジィルール設定装置の外観構成図、第2図は同ブロ
ック構成図、第3図はルールマトリックスベースの構成
図、第4図は制御用ルールマトリックスの構成図、第5
図はモータの制御特性グラフ図、第6図(A)はゼロラ
イン調整用ネジの平面図、第6図(B)はポテンシャル
勾配調整用ネジの平面図、第7図は動作説明用のフロー
チャート、第8図は設定された制御用ルールマトリック
スの構成図、第9図は他の実施例におけるルールマトリ
ックスベースの構成図である。 3……CPU(設定手段)、 4……メモリ(記憶手段)、 6……キーボード(選択操作手段)。

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ルール群の特性を表現する情報に対応させ
    てルール群を複数個記憶する記憶手段と、 目標とするルール群の特性を表現する情報を入力するた
    めに操作される操作手段と、 前記操作手段から入力された目標とするルール群の特性
    を表現する情報を用いて前記記憶手段から前記目標とす
    るルール群の特性に対応するルール群を選択する選択手
    段と、 を具備したルール群の選択装置。
  2. 【請求項2】前記ルール群の特性は、ルール群を制御に
    用いて得られる制御状態の特性である請求項(1)記載
    のルール群の選択装置。
  3. 【請求項3】制御特性を表現する情報に対応させてルー
    ル群を複数個記憶する記憶手段と、 目標制御特性を表現する情報を入力するために操作され
    る操作手段と、 前記操作手段から入力された目標制御特性を表現する情
    報を用いて前記記憶手段から前記目標制御特性に対応す
    るルール群を選択する選択手段と、 前記選択手段によって選択されたルール群を、推論に用
    いるルール群として設定する設定手段と、 前記設定手段によって設定されたルール群を用いた推論
    の出力を用いて対象機器の制御を行う制御手段と、 を具備した制御装置。
  4. 【請求項4】制御特性に関するパラメータに対応して異
    なる形態に形成される複数のルールマトリックスからな
    るルールマトリックスベースを記憶する記憶手段と、 前記ルールマトリックスベースにおける特定のルールマ
    トリックスを選択するために操作される選択操作手段
    と、 前記選択操作手段からの選択信号に基づいて前記ルール
    マトリックスベースにおいて対応するルールマトリック
    スを選択し、それを推論用ファジィルールとして設定す
    る設定手段と、 を備えてなるファジィルール設定装置。
  5. 【請求項5】制御特性に関するパラメータに対応して異
    なる形態に形成される複数のルールマトリックスの中か
    ら、選択操作された目標制御特性に対応するルールマト
    リックスを選択してそれを推論用ファジィルールとして
    設定するファジィルール設定方法。
  6. 【請求項6】ルール群の特性を表現する情報に対応させ
    てルール群が複数個記憶された記憶手段と、目標とする
    ルール群を選択するために操作される操作手段とを備え
    るルール群選択装置におけるルール群の選択方法であっ
    て、 前記操作手段の操作によって目標とするルール群の特性
    を表現する情報を入力し、 前記入力された目標とするルール群の特性を表現する情
    報を用いて前記記憶手段から対応するルール群を選択す
    るルール群の選択方法。
  7. 【請求項7】前記ルール群の特性は、ルール群を制御に
    用いて得られる制御状態の特性である請求項(6)記載
    のルール群の選択方法。
  8. 【請求項8】制御特性を表現する情報に対応させてルー
    ル群を複数個記憶し、 操作手段を用いて目標制御特性を表現する情報を入力
    し、 前記入力された目標制御特性を表現する情報を用いて前
    記記憶される中において対応するルール群を選択し、 前記選択されたルール群を、推論に用いるルール群とし
    て設定し、 前記設定されたルール群を用いた推論の出力を用いて対
    象機器の制御を行う、制御方法。
JP1213420A 1989-08-18 1989-08-18 ルール群の選択装置,制御装置,ファジィルール設定装置,ファジィルール設定方法,ルール群の選択方法,制御方法 Expired - Lifetime JP2739500B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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「オートメーション」vol.33,No.6(1988−6)p.28−32

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