JP2779173B2 - Grade controllable membership function circuit, grade controllable membership function generation circuit, fuzzy computer and fuzzy controller using them - Google Patents

Grade controllable membership function circuit, grade controllable membership function generation circuit, fuzzy computer and fuzzy controller using them

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JP2779173B2
JP2779173B2 JP63206008A JP20600888A JP2779173B2 JP 2779173 B2 JP2779173 B2 JP 2779173B2 JP 63206008 A JP63206008 A JP 63206008A JP 20600888 A JP20600888 A JP 20600888A JP 2779173 B2 JP2779173 B2 JP 2779173B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の要約 入力変数信号に対応した所定のメンバーシップ関数の
関数値を表わす信号を出力するメンバーシップ関数回路
において,メンバーシップ関数のグレードが与えられる
制御信号に応じて制御される。同じように,メンバーシ
ップ関数を複数本の信号ライン上に分布した信号レベル
によって表わす信号を発生して出力するメンバーシップ
関数発生回路において,発生するメンバーシップ関数の
グレードが制御信号によって制御される。このようなグ
レード・コントローラブル・メンバーシップ関数回路,
グレード・コントローラブル・メンバーシップ関数発生
回路を用いて,ファジィ・コンピュータ,ファジィ・コ
ントローラにおける各インプリケーションまたはルール
(制御則)ごとの重み付けが可能となる。またグレード
・コントローラブル・メンバーシップ関数回路を用いて
代数積規則に基づくファジィ・コントローラが実現す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION In a membership function circuit that outputs a signal representing a function value of a predetermined membership function corresponding to an input variable signal, control is performed in accordance with a control signal to which a grade of the membership function is given. Is done. Similarly, in a membership function generating circuit for generating and outputting a signal representing a membership function by signal levels distributed on a plurality of signal lines, the grade of the generated membership function is controlled by a control signal. Such a grade controllable membership function circuit,
By using the grade controllable membership function generating circuit, weighting can be performed for each implication or rule (control rule) in a fuzzy computer or fuzzy controller. Also, a fuzzy controller based on algebraic product rules is realized using a grade controllable membership function circuit.

発明の背景 この発明は,グレード・コントローラブル・メンバー
シップ関数回路,グレード・コントローラブル・メンバ
ーシップ関数発生回路,これらを用いたファジィ・コン
ピュータおよびファジィ・コントローラに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a grade controllable membership function circuit, a grade controllable membership function generation circuit, a fuzzy computer and a fuzzy controller using the same.

偉大な人間の頭脳は,ストアされたプログラムの概
念,ブール代数および安定な動作を行なうバイナリィ・
ハードウェアを調和させることによってディジタル・コ
ンピュータを創作した。その連続的な動作によって,深
い論理の展開,データの深い処理等が可能となった。デ
ィジタル・コンピュータはその安定な動作によって信頼
性が高く,ディジタル・コンピュータ・システムは益々
巨大化しつつある。プログラムが人間のメンタルなレベ
ルの情報を含んでいない限り,ディジタル・コンピュー
タは任意のプログラムが可能であり,この点でそれは汎
用機械とさえ呼ばれる。ディジタル・コンピュータ・シ
ステムの実現によって人間の生活,社会が大きく変貌し
つつある。
The great human brain understands the concept of stored programs, Boolean algebra, and binary
Digital computers were created by harmonizing the hardware. The continuous operation enabled the development of deep logic and deep processing of data. Digital computers are reliable due to their stable operation, and digital computer systems are becoming ever larger. A digital computer can be any program, as long as the program does not contain information at the human mental level, in this respect it is even called a general purpose machine. The realization of digital computer systems is transforming human life and society.

もう1つの偉大な人間の頭脳は,人間が何をどのよう
に考え,相互にいかにコミュニケートするかについて考
察し,非常に重要な概念「ファジネス」を創出した。L.
A.Zadehがファジィ集合の概念を提唱したが1965年であ
る。それ以来ファジィの推論的検討は数多くの論文で行
なわれているが,その応用の報告はまだ少なく,それも
バイナリティ・ディジタル・コンピュータの助けを借り
てのみ行なわれているのが実情である。
Another great human brain considered what humans think and how they communicate with each other and created a very important concept, "fuzziness." L.
A. Zadeh proposed the concept of fuzzy sets in 1965. Since then, fuzzy reasoning has been discussed in a number of papers, but there have been few reports of its application, and only in practice with the help of binary digital computers.

ファジィの研究において,人間の知識は,専門家のノ
ウハウのように言語情報で総括されるべき蓄積された経
験に基づくものである,ということが強調されている。
この言語情報は,一般にあいまいさ,漠然性,不確実
性,不完全性または不正確さを具備し,メンバーシップ
関数によって特徴づけられる。メンバーシップの大きさ
は0.0〜1.0までの間の領域の数値によって表わされ,こ
の範囲内で変化する。
In fuzzy research, it is emphasized that human knowledge is based on accumulated experience to be summed up with linguistic information, like expert know-how.
This linguistic information generally has ambiguity, vagueness, uncertainty, incompleteness or inaccuracy, and is characterized by a membership function. The size of the membership is represented by a numerical value in the range between 0.0 and 1.0 and varies within this range.

言語情報がディジタル・コンピュータによって取扱わ
れる場合には,メンバーシップの大きさ(値)はバイナ
リィ・コードによって表わされる。このバイナリィ・コ
ードで表わされた値はバイナリィ電子回路において,ス
トアされたプログラムにしたがって,繰返し何度も何度
も,ストアされ,転送され,そして演算される。したが
って,ディジタル・システムによってファジィ情報を処
理するためには長い時間がかかるという問題がある。さ
らに,バイナリイ・コード化された値は信じられない程
多くのストアのためのおよび演算のためのディバイスを
必要とする。ディジタル・コンピュータは上述のように
汎用機械ではあるが,ファジィ情報をリアル・タイムで
処理するためには必ずしも最適なものではない。ここ
に,ファジィ情報を効率的にかつ高速で処理できる他の
タイプの機械の探究が要請されている。
If the linguistic information is handled by a digital computer, the magnitude (value) of the membership is represented by a binary code. The value represented by the binary code is stored, transferred, and operated on the binary electronic circuit repeatedly and again according to the stored program. Therefore, there is a problem that it takes a long time to process the fuzzy information by the digital system. In addition, binary coded values require an incredibly large number of devices for storage and operations. Although a digital computer is a general-purpose machine as described above, it is not always optimal for processing fuzzy information in real time. There is a need for other types of machines that can process fuzzy information efficiently and at high speed.

発明の概要 この発明は,ファジィ情報の処理に適したハードウェ
ア・システム,とくにファジィ・コンピュータ,ファジ
ィ・コントロールと呼ばれるシステムにおいて有用なグ
レード・コントローラブル・メンバーシップ関数回路お
よびグレード・コントローラブル・メンバーシップ関数
発生回路を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a hardware system suitable for processing fuzzy information, particularly a fuzzy computer, a grade controllable membership function circuit and a grade controllable membership useful in a system called fuzzy control. It is an object to provide a function generation circuit.

この発明はまた,上記のグレード・コントローラブル
・メンバーシップ関数回路,グレード・コントローラブ
ル・メンバーシップ関数発生回路を用いて構築されたフ
ァジィ・コンピュータおよびファジィ・コントローラを
提供することを目的とする。
Another object of the present invention is to provide a fuzzy computer and a fuzzy controller constructed using the above grade controllable membership function circuit, grade controllable membership function generation circuit.

第1の発明によるグレード・コントローラブル・メン
バーシップ関数回路は,出力信号のピーク・レベル部分
がラベル信号によって定まるあらかじめ定められたメン
バーシップ関数を表わすレベルの信号を,入力信号に応
じて出力するメンバーシップ関数回路,およびこのメン
バーシップ関数回路の出力信号のレベルを入力するグレ
ード制御信号に応じて制御するグレード制御回路を備え
たことを特徴とする。
The grade controllable membership function circuit according to the first invention is a member for outputting a signal of a level representing a predetermined membership function in which a peak level portion of an output signal is determined by a label signal in accordance with an input signal. It is characterized by comprising a ship function circuit and a grade control circuit for controlling the level of the output signal of the membership function circuit in accordance with a grade control signal input thereto.

第1の発明によると,メンバーシップ関数回路から出
力されるメンバーシップ関数のグレードをグレード制御
信号に応じて変化させることが可能となる。
According to the first invention, the grade of the membership function output from the membership function circuit can be changed according to the grade control signal.

第2の発明によるグレード・コントローラブル・メン
バーシップ関数発生回路は,メンバーシップ関数を複数
本の信号ライン上に分布する信号レベルによって表わす
信号レベル分布を発生する信号分布発生回路,および与
えられるラベル信号に応じて,上記信号レベル分布を複
数本の出力信号ライン上の所定の位置に変換するスイッ
チ・アレイを備え,上記信号分布発生回路が,与えられ
るグレード制御信号のレベルを分割することにより複数
レベルの信号を発生する回路部分を備えていることを特
徴とする。
A grade controllable membership function generating circuit according to a second invention is a signal distribution generating circuit for generating a signal level distribution representing a membership function by signal levels distributed on a plurality of signal lines, and a label signal provided And a switch array for converting the signal level distribution into predetermined positions on a plurality of output signal lines in accordance with the signal distribution generating circuit. The signal distribution generating circuit divides the level of a given grade control signal to generate a plurality of levels. And a circuit portion for generating the signal

第2の発明によると,メンバーシップ関数発生回路か
ら発生するメンバーシップ関数のグレードをグレード制
御信号によって変化させることができる。
According to the second aspect, the grade of the membership function generated from the membership function generation circuit can be changed by the grade control signal.

そして,第1および第2の発明によると,マニュアル
による調整または学習結果に応じてメンバーシップ関数
のグレードを調整することが可能であるから,インプリ
ケーション・ルールの重要度に応じてメンバーシップ関
数に重み付けを与えることが可能となる。
According to the first and second inventions, it is possible to adjust the grade of the membership function according to the manual adjustment or the learning result. Therefore, the membership function is changed according to the importance of the implication rule. Weighting can be given.

第3の発明によるスイープ・タイプのファジィ・コン
トローラは,与えられる1または複数の入力に応じたメ
ンバーシップ関数値を表わす信号,または複数のメンバ
ーシップ関数値を表わす信号の所定の演算結果を表わす
信号を出力する初段回路,一定周期のスイープ信号を発
生するスイープ信号発生回路,および入力するスイープ
信号に同期して所定のメンバーシップ関数を表わす信号
を出力するとともに,上記初段回路の出力信号がグレー
ド制御信号として与えられこのグレード制御信号に応じ
て出力するメンバーシップ関数を表わす信号のレベルが
制御されるグレード・コントローラブル・メンバーシッ
プ関数回路を含み,代数積規則に基づくファジィ推論を
行なうことを特徴とする。
A sweep-type fuzzy controller according to a third aspect of the present invention provides a signal representing a membership function value according to one or more given inputs, or a signal representing a predetermined operation result of a signal representing a plurality of membership function values. , A sweep signal generating circuit for generating a sweep signal of a fixed period, and a signal representing a predetermined membership function in synchronization with the input sweep signal, and the output signal of the first circuit is grade controlled. And a fuzzy inference based on algebraic product rules, including a grade controllable membership function circuit for controlling the level of a signal representing a membership function output as a signal in accordance with the grade control signal. I do.

第3の発明によると,代数積規則に基づく推論を行な
うファジィ・コントローラがきわめて簡単な構成で実現
できる。
According to the third invention, a fuzzy controller that performs inference based on algebraic product rules can be realized with a very simple configuration.

第4の発明によるパラレル・タイプのファジィ・コン
トローラは,与えられる1または複数の入力に応じたメ
ンバーシップ関数値を表わす信号,または複数のメンバ
ーシップ関数値を表わす信号の所定の演算結果を表わす
信号を出力する初段回路,およびメンバーシップ関数を
表わす複数本の信号ライン上に分布する信号レベルを発
生して出力するとともに,上記初段回路の出力信号がグ
レード制御信号として与えられこのグレード制御信号に
応じて出力する信号レベル分布のレベルが制御されるグ
レード・コントローラブル・メンバーシップ関数発生回
路を含み,代数積規則に基づくファジィ推論を行なうこ
とを特徴とする。
A parallel type fuzzy controller according to a fourth aspect of the present invention provides a signal representing a membership function value corresponding to one or more given inputs, or a signal representing a predetermined operation result of a signal representing a plurality of membership function values. And a signal level distributed on a plurality of signal lines representing a membership function, and outputs the same. The output signal of the first-stage circuit is provided as a grade control signal, And a grade controllable membership function generating circuit in which the level of the signal level distribution to be output is controlled, and performs fuzzy inference based on algebraic product rules.

第4の発明によると,代数積規則にしたがう推論演算
を行なうファジィ・コントローラが簡単な構成で実現で
きる。
According to the fourth aspect, a fuzzy controller that performs an inference operation according to an algebraic product rule can be realized with a simple configuration.

第5の発明によるパラレル・タイプのファジィ・コン
トローラは,与えられる入力信号に応じたメンバーシッ
プ関数を表わす信号を出力するとともに,与えられるグ
レード制御信号に応じて出力するメンバーシップ関数を
表わす信号のレベルが制御される少なくとも1つのグレ
ード・コントローラブル・メンバーシップ関数回路,メ
ンバーシップ関数を表わす複数本の信号ライン上に分布
する信号レベルを発生して出力するとともに,上記グレ
ード・コントローラブル・メンバーシップ関数と同じグ
レード制御信号が与えられ,このグレード制御信号に応
じて出力する信号レベル分布のレベルが制御されるグレ
ード・コントローラブル・メンバーシップ関数発生回
路,ならびに上記グレード・コントローラブル・メンバ
ーシップ関数回路および上記グレード・コントローラブ
ル・メンバーシップ関数発生回路の出力信号に対して所
定のファジィ推論演算を実行するファジィ推論合成回路
を備えたことを特徴とする。
A parallel type fuzzy controller according to a fifth aspect of the present invention outputs a signal representing a membership function according to an applied input signal and a level of a signal representing a membership function output according to an applied grade control signal. At least one grade controllable membership function circuit, which generates and outputs signal levels distributed on a plurality of signal lines representing the membership function, and the grade controllable membership function. And a grade controllable membership function generating circuit for controlling the level of a signal level distribution to be output in accordance with the grade control signal, and the above grade controllable membership function circuit. Yo Characterized by comprising a fuzzy inference synthesis circuit which executes a predetermined fuzzy inference operations on the output signal of the grade controllable membership function generator circuit.

第5の発明によると,前件部および後件部のメンバー
シップ関数のグレードを制御しながらファジィ推論を行
なわせることができ,とくに学習機能をもつファジィ・
システムにおいて有用なファジィ・コントローラが実現
する。
According to the fifth invention, fuzzy inference can be performed while controlling the grades of the membership functions of the antecedent part and the consequent part.
A fuzzy controller useful in the system is realized.

第6の発明によるパラレル・タイプのファジィ・コン
ピュータは,それぞれ異なるメンバーシップ関数を表わ
す複数本の信号ライン上に分布する信号レベルをそれぞ
れ発生して出力するとともに,同じグレード制御信号が
与えられ,このグレード制御信号に応じて出力する信号
レベル分布のレベルが制御される少なくとも3つのグレ
ード・コントローラブル・メンバーシップ関数発生回
路,および上記少なくとも3つのグレード・コントロー
ラブル・メンバーシップ関数発生回路の出力信号に対し
て所定のファジィ推論演算を実行するファジィ推論エン
ジンを備えたことを特徴とする。
The parallel type fuzzy computer according to the sixth invention generates and outputs signal levels distributed on a plurality of signal lines each representing a different membership function, and receives the same grade control signal. At least three grade controllable membership function generating circuits for controlling the level of a signal level distribution output according to the grade control signal, and the output signals of the at least three grade controllable membership function generating circuits A fuzzy inference engine for executing a predetermined fuzzy inference operation is provided.

第6の発明によると,前件部および後件部におけるメ
ンバーシップ関数のグレードを変えたり,調整したりす
ることが可能であり,とくに学習機能を備えたファジィ
・システムにおいて有用なファジィ・コンピュータが実
現する。
According to the sixth invention, it is possible to change or adjust the grade of the membership function in the antecedent part and the consequent part, and a fuzzy computer useful especially in a fuzzy system having a learning function is provided. Realize.

第7の発明によるスイープ・タイプのファジィ・コン
トローラは、第5の発明に係るパラレル・タイプのファ
ジィ・コントローラをスイープ・タイプに変更したもの
であり,与えられる入力信号に応じたメンバーシップ関
数を表わす信号を出力するとともに,与えられるグレー
ド制御信号に応じて出力するメンバーシップ関数を表わ
す信号のレベルが制御される少なくとも1つの第1のグ
レード・コントローラブル・メンバーシップ関数回路,
一定周期のスイープ信号を発生するスイープ信号発生回
路,スイープ信号に同期してメンバーシップ関数を時間
軸上で表わす信号を出力するとともに,上記第1のグレ
ード・コントローラブル・メンバーシップ関数回路と同
じグレード制御信号が与えられ,このグレード制御信号
に応じて出力信号のレベルが制御される第2のグレード
・コントローラブル・メンバーシップ関数回路,ならび
に上記第1および第2のグレード・コトローラブル・メ
ンバーシップ関数回路の出力信号に対して所定のファジ
ィ推論演算を実行するファジィ推論合成回路を備えたこ
とを特徴とする。
A sweep type fuzzy controller according to a seventh aspect of the present invention is obtained by changing the parallel type fuzzy controller according to the fifth aspect of the present invention to a sweep type fuzzy controller, and represents a membership function corresponding to a given input signal. At least one first grade controllable membership function circuit that outputs a signal and controls the level of a signal representing a membership function that is output according to a given grade control signal;
A sweep signal generating circuit for generating a sweep signal having a constant period, outputting a signal representing a membership function on a time axis in synchronization with the sweep signal, and having the same grade as that of the first grade controllable membership function circuit A second grade controllable membership function circuit to which a control signal is applied and the level of an output signal is controlled in accordance with the grade control signal, and the first and second grade controllable membership function circuits A fuzzy inference synthesizing circuit for performing a predetermined fuzzy inference operation on the output signal of

第7の発明によると,スイープ・タイプのファジィ・
コントローラにおいて前件部と後件部のメンバーシップ
関数のグレードを変化させることが可能となり,とくに
学習機能を備えたファジィ・システムに適したものとな
る。
According to the seventh invention, a sweep type fuzzy
The grade of the membership function of the antecedent part and the consequent part can be changed in the controller, which is particularly suitable for a fuzzy system having a learning function.

第8の発明によるスイープ・タイプのファジィ・コン
ピュータは、第6の発明に係るラレル・タイプのファジ
ィ・コンピュータをスイープ・タイプに変更したもので
あり,一定周期のスイープ信号を発生するスイープ信号
発生回路,スイープ信号に同期してそれぞれ異なるメン
バーシップ関数を時間軸上で表わす信号を出力するとと
もに,同じグレード制御信号が与えられ,このグレード
制御信号に応じて出力信号のレベルが制御される少なく
とも3つのグレード・コントローラブル・メンバーシッ
プ関数回路、および上記グレード・コントローラブル・
メンバーシップ関数回路の出力信号に対して所定のファ
ジィ推論演算を実行するファジィ推論合成回路を備えた
ことを特徴とする。
A sweep type fuzzy computer according to an eighth aspect of the present invention is a sweep type fuzzy computer in which the larel type fuzzy computer according to the sixth aspect of the invention is changed to a sweep type. , A signal representing different membership functions on the time axis is output in synchronization with the sweep signal, and the same grade control signal is given, and the level of the output signal is controlled according to the grade control signal. Grade controllable membership function circuit and the above grade controllable
A fuzzy inference synthesizing circuit for executing a predetermined fuzzy inference operation on an output signal of the membership function circuit is provided.

第8の発明によると,前件部と後件部のメンバーシッ
プ関数のグレードを変化させることができ,とくに学習
機能を備えたファジィ・システムの構築に適したファジ
ィ・コンピュータが実現する。
According to the eighth invention, the grade of the membership function of the antecedent part and the consequent part can be changed, and a fuzzy computer suitable for constructing a fuzzy system having a learning function is realized.

実施例の説明 (1)ファジィ推論ならびにファジィ・コンピュータお
よびファジィ・コントローラの概念 人間の経験則を最も単純化して, 「もしxがAならば,yはBである」 (If x is A,then y is B) という命題で表現することができる。ここで,「もしx
がAならば」は前件部(antecedent),「yはBであ
る」は後件部(consequent)と呼ばれる。AやBが,
「背が高い」「年老いた人」,「正の小さな値」等のあ
いまいな言語情報であるならば,これらは上述したよう
にメンバーシップ関数によって特徴づけることが可能で
ある。すなわち,A,Bはファジィ集合である(後銃する具
体的な回路の説明では,A,B等はメンバーシップ関数を表
わす電圧信号を示す)。
Description of Embodiment (1) Fuzzy Reasoning and Concepts of Fuzzy Computer and Fuzzy Controller The simplest rule of thumb is that if x is A, then y is B. (If x is A, then y is B). Here, "If x
"If A" is called an antecedent, and "y is B" is called a consequent. A and B
If it is ambiguous linguistic information such as "tall", "elderly person", "positive small value", etc., these can be characterized by the membership function as described above. That is, A and B are fuzzy sets (in the description of the specific circuit to be fired, A, B, etc. indicate voltage signals representing the membership function).

上記の命題は簡単に x=A → y=B と表現される。 The above proposition is simply expressed as x = A → y = B.

人間は,前件部および後件部にファジィ表現を含む推
論をしばしば行なう。このタイプの推論は古典的なブー
ル論理を用いては満足に実行し得ない。
Humans often make inferences that include fuzzy expressions in the antecedent and consequent parts. This type of reasoning cannot be performed satisfactorily using classical Boolean logic.

次のような形式の推論を考える。 Consider the following form of reasoning:

この推論の形式,すなわちインプリケーションが存在
するときに,与えられたプレミスから結論を推論するこ
とを「一般化させたモーダス・ポネンス(generalized
modus ponens)」という。
This form of inference, that is, inferring conclusions from a given premises when implications exist, is called "generalized modus ponens.
modus ponens).

次のように,多数のインプリケーション・ルールが存
在することもある。
There may be a number of implication rules:

多数のインプリケーションはelse(さもなければ)ま
たはand(かつ)が連結(connective)されている。
Many implications are else (or otherwise) connected.

「AからBへのファジィ関係(fuzzy relation from
A to B)」という概念を考え,これをRABと表わす(以
下,単にRと略す)。
"Fuzzy relation from A to B
A to B) ", and this is represented as R AB (hereinafter simply abbreviated as R).

一般に A={a1,a2,…,ai,…,am} B={b1,b2,…,bj,…,bn} としたとき,AからBへのファジィ関係Rは で表わされる。Generally A = {a 1, a 2 , ..., a i, ..., a m} B = {b 1, b 2, ..., b j, ..., b n} when the fuzzy relation from A to B R is Is represented by

ファジィ関係を表わす演算については後述する。A,
Bをメンバーシップ関数と考えると,上式はメンバーシ
ップ関数をサンプリングしてベクトルで記述した場合に
相当する。
The calculation representing the fuzzy relation will be described later. A,
When B is considered as a membership function, the above equation corresponds to a case where the membership function is sampled and described as a vector.

1つのインプリケーション・ルール(x=A→y=
B)に対して,プレミス(x=A′)が与えられたとき
に,これから結論(y=B′)を推論する場合の「推論
合成規則(compositional rule of inference)」は,
ファジィ関数Rを用いて次のように表わされる。
One implication rule (x = A → y =
B), given a premise (x = A '), the "compositional rule of inference" for inferring a conclusion (y = B') from now
It is expressed as follows using the fuzzy function R.

ファジィ関係を表わす演算は種々提案されている。
詳しくはMasaharu Mizumoto and Hans−Jurgen Zimmerm
ann,“Comparison of Fuzzy Reasoning Methods,"Fuzzy
Sets and Systems Vol.8,No.3,pp.253−283,(1982)
を参照。
Various operations for expressing a fuzzy relation have been proposed.
See Masaharu Mizumoto and Hans-Jurgen Zimmerm for details
ann, “Comparison of Fuzzy Reasoning Methods,” Fuzzy
Sets and Systems Vol.8, No.3, pp.253-283, (1982)
See

既に提案された代表的なファジィ関係には次のような
ものがある。
Typical fuzzy relations already proposed include the following.

rij=ai∧bj MIN演算規則 rij=(ai∧bj)∨(1−ai) MAX規則 rij=1∧(1−ai∧bj) 算術規則 上記のMIN演算規則が最もよく知らており,産業的な
応用においてその有効性も証明されているので,以下に
述べる具体的な回路例ではMIN演算規則を採用する。し
かしながら,他の多くの演算規則も適用可能であるのは
いうまでもない。
r ij = a i ∧b j MIN calculation rule r ij = (a i ∧b j ) ∨ (1-a i ) MAX rule r ij = 1∧ (1-a i ∧b j ) Arithmetic rule The above MIN operation Since the rules are best known and their effectiveness has been proven in industrial applications, the specific circuit example described below uses the MIN operation rule. However, it goes without saying that many other arithmetic rules are also applicable.

上式における*の演算(すなわちとの演算)にも
種々の演算が提案されている。たとえばMIN/MAX演算,
代数積/MAX演算を用いるもの等々である。以下に述べる
具体的な回路例では,最もよく使用されているMIN/MAX
演算を*の演算として用いる。すなわち,の演算とし
てMAX演算を,としてMIN演算を採用する。
Various operations have been proposed for the operation of * in the above equation (that is, the operation with). For example, MIN / MAX operation,
Some use an algebraic product / MAX operation. In the specific circuit example described below, the most commonly used MIN / MAX
The operation is used as the operation of *. That is, the MAX operation is adopted as the operation and the MIN operation is adopted as the operation.

したがって、推論合成規則による結論bj′は,*演算
としてMIN/MAX演算を用い,ファジィ関数としてMIN演算
規則を用いると,次のように表わされる。
Therefore, the conclusion b j ′ according to the inference synthesis rule is expressed as follows when the MIN / MAX operation is used as the * operation and the MIN operation rule is used as the fuzzy function.

上式から,ファジィ推論エンジンまたはファジィ推論
合成回路は主要にMIN回路およびMAX回路を用いて構成さ
れることが理解されよう。
From the above equation, it can be understood that the fuzzy inference engine or the fuzzy inference synthesizing circuit is mainly configured by using the MIN circuit and the MAX circuit.

ファジィ・コンピュータおよびファジィ・コントロー
ラの構成について説明する前にメンバーシップ関数につ
いて若干説明しておく。
Before describing the configuration of the fuzzy computer and the fuzzy controller, the membership function will be described briefly.

メンバーシップ関数は,一般的には,第1図(A)に
その一例が示されているように,曲線で表現されること
が多い。しかし,曲線で表現されるべきかどうかはメン
バーシップ関数にとって本質的なことではない。メンバ
ーシップ関数のより重要な特徴は,それが0〜1までの
連続的な値をとるということである。
Generally, the membership function is often represented by a curve as shown in FIG. 1 (A). However, whether it should be represented by a curve is not essential to the membership function. A more important feature of the membership function is that it takes a continuous value from 0 to 1.

他方,回路設計上の観点からいうと,第1図(B)に
MF1,MF2で示されているように,メンバーシップ関数を
直線の折線で表現する方が取扱いが容易であり,少数の
パラメータでメンバーシップ関数を特徴づけることがで
き,さらに設計も簡単となる。しかも,メンバーシップ
関数を折線で表わしても,上記の特徴が失なわれること
はない。
On the other hand, from the viewpoint of circuit design, FIG.
As shown by MF 1 and MF 2 , it is easier to handle the membership function by expressing it as a straight broken line, the membership function can be characterized by a small number of parameters, and the design is simpler. Become. Moreover, even if the membership function is represented by a broken line, the above characteristics are not lost.

基本的には実線で第1図(B)に示される三角形状の
メンバーシップ関数MF1,および鎖線で示される台形状の
メンバーシップ関数MF2が考えられる。三角形状のメン
バーシップ関数MF1は関数μ(x)=ピーク値P(ピー
ク値=1とは限らない)のときの変数xの値xL(これを
ラベルという)および勾配によって特徴づけられる。台
形状をメンバーシップ関数MF2は,基本的には,その上
底の中心を表わす変数xL(これもラベルという)と勾配
によって特徴づけられる。
Basically, a triangular membership function MF 1 shown by a solid line in FIG. 1B and a trapezoidal membership function MF 2 shown by a chain line can be considered. Membership function MF 1 triangular is characterized by the value x L and slope (called a label) of the variable x when the function mu (x) = peak value P (not necessarily the peak value = 1). The trapezoidal membership function MF 2 is basically characterized by a variable x L (also called a label) representing the center of its upper base and a gradient.

なお,メンバーシップ関数μ(x)の変数x,後に出て
くる関数μ(y)の変数yは,上述した推論形式のx,y
とは同じ信号が用いられているが,相互に特に関連性は
ない。この明細書ではこのような記号を使う習慣にした
がうものとする。
The variable x of the membership function μ (x) and the variable y of the function μ (y) appearing later are x, y in the above-described inference form.
Although the same signals are used, they are not particularly related to each other. This specification follows the convention of using such symbols.

第1図(C)に示すように変数(x)が小さいところ
では関数μ(x)が1の値をとり,ある変数xLにおいて
関数μ(x)が一定の勾配で下降し遂には0となる関数
MF3(これをZ関数という),およびこのZ関数と逆の
変化をたどる関数MF4(これをS関数という)もある、
その他,種々の形のメンバーシップ関数が考えられる。
Where a variable as shown in FIG. 1 (C) (x) is small functions mu (x) takes the value of 1, eventually in some variable x L functions mu (x) is lowered at a constant gradient 0 Function
There is also a function MF 3 (this is called a Z-function) and a function MF 4 (this is called an S-function) that follows the inverse change of this Z-function.
In addition, various forms of membership functions are conceivable.

上述のメンバーシップ関数は種々の形態で具現化され
る。その1つは,第2図に示すように,複数本(たとえ
ぼ25本)の信号ラインl上に分布した電気信号(電圧ま
たは電流であるがここでは電圧信号のみを考える)で表
わすことである。メンバーシップ関数μ(x)の変数は
離散的な値をとり,各信号ラインにこれらの変数が割当
てられる。割当てられた変数に対応して信号ラインには
番号(第2図では1〜25)が付けられている。複数本の
信号ラインは一種のバスを構成している。ラベルxLはピ
ーク電圧が現われる信号ラインの番号で表わされる。
The membership functions described above may be embodied in various forms. One of them is as shown in FIG. 2, which is represented by electric signals (voltage or current, but only voltage signals are considered here) distributed on a plurality of (for example, about 25) signal lines l. is there. The variables of the membership function μ (x) take discrete values, and these variables are assigned to each signal line. Signal lines are numbered (1 to 25 in FIG. 2) corresponding to the assigned variables. The plurality of signal lines constitute a kind of bus. Label x L is represented by the number of signal lines peak voltage appears.

他の1つはメンバーシップ関数μ(x)の変数xを時
間軸上で表わすことである。すなわち変数が時間tとな
る(説明の便宜上,この時間tを全体的な時間Tと区別
しておく)。このようなメンバーシップ関数μ(x)を
発生させるためにスイープ信号が必要となる。スイープ
信号としては種々の波形のもの(たとえば鋸歯状波,三
角波,正弦波,正弦波の全波整流波形をもつもの等)が
考えられるが,ここでは第3図に示すような鋸歯状波を
例にとって説明する。
The other is to express the variable x of the membership function μ (x) on the time axis. That is, the variable is the time t (for convenience of explanation, the time t is distinguished from the overall time T). To generate such a membership function μ (x), a sweep signal is required. As the sweep signal, those having various waveforms (for example, a signal having a sawtooth wave, a triangular wave, a sine wave, a sine wave full-wave rectified waveform, etc.) can be considered. Here, a sawtooth wave as shown in FIG. An example will be described.

第3図において,鋸歯状波のスイープ信号SWは一定の
周期τで,−Eから+Eまで直線的に変化し,その後短
い時間(帰線期間)の間に−Eまで戻る。スイープ信号
SWがゼロクロスする時点がメンバーシップ関数μ(x)
のたとえばx=0に対応する。ラベルxLは,この値xL
相当する時点におけるスイープ信号SWの電圧VLで表わさ
れる。
In FIG. 3, the sweep signal SW of the sawtooth wave changes linearly from −E to + E at a constant period τ, and thereafter returns to −E within a short time (return period). Sweep signal
The point at which the SW crosses zero is the membership function μ (x)
For example, x = 0. Label x L is represented by the voltage V L of the sweep signal SW at the time corresponding to the value x L.

第4図は第2図に示すバス・ライン上に分布したメン
バーシップ関数を用いて演算を行なうパラレル・タイプ
のファジィ・コンピュータであって1つのインプリケー
ションが存在する場合に適用されるファジィ・コンピュ
ータの概念を示している。ファジィ・コンピュータは,
第2図に示すバス・ライン上に分布したメンバーシップ
関数A,A′,Bをそれぞれ出力する3つのメンバーシップ
関数発生回路11,12,13およびこれらの回路11,12,13の出
力信号が与えられ,上述したモーダス・ポネンスのファ
ジィ推論演算(具体的にはたとえば第(3−1),(3
−2)式)を行ない,その推論結果B′を出力するファ
ジィ推論エンジン14から構成される。メンバーシップ関
数発生回路11,12,13には出力されるべきメンバーシップ
関数を規定するラベルLA,LA′,LBがそれぞれ与えられ
る。ファジィ・コンピュータから確定的な結果,すなわ
ち非ファジィ出力を得ることが必要であればファジィ推
論エンジン14の後段にデファジィファイア15が接続され
る。
FIG. 4 is a parallel type fuzzy computer which performs an operation using membership functions distributed on the bus lines shown in FIG. 2 and which is applied when one implication exists. Shows the concept of Fuzzy computers are
The three membership function generating circuits 11, 12, 13 for outputting the membership functions A, A ', B distributed on the bus lines shown in FIG. 2, respectively, and the output signals of these circuits 11, 12, 13 are Given above, the above-mentioned Modus-Ponens fuzzy inference operation (specifically, for example, (3-1), (3
-2) The fuzzy inference engine 14 performs the equation (2) and outputs the inference result B '. The membership function generating circuits 11, 12, and 13 are provided with labels LA, LA ', and LB that specify the membership functions to be output. If it is necessary to obtain a deterministic result from the fuzzy computer, i.e. a non-fuzzy output, a fuzzy inference engine 14 is followed by a defuzzifier 15.

上述のファジィ推論エンジン14の構成例が第6図に示
されている。これは第(3−2)式で表わされる演算を
行なうものである。それぞれm本の信号ライン上に分布
したメンバーシップ関数A,A′を表わす電圧がC−MIN回
路(コレスポンデンスMIN回路)21に与えられ,ここでa
i∧ai′(i=1〜m)のMIN演算が行なわれる。C−MI
N回路21は2入力1出力のMIW回路をm個含むものであ
る。C−MIN回路21のm個の出力電圧はE−MAX回路(ア
ンサンブルMAX回路)22に入力する。このE−MAX回路22
の出力は を表わす。E−MAX回路はm個の入力信号のアンサンブ
ルMAX演算を行なうものである。E−MAX回路22の出力は
トランケーティング入力aとしてトランケーション回路
23に与えられる。他方,トランケーション回路23にはn
本の信号ライン上に分布したファジィ・メンバーシップ
関数Bを表わす電圧(bj,j=1〜n)が入力している。
トランケーション回路23はC−MIN回路において一方の
入力をすべて共通にした回路である。結局,トランケー
ション回路23で最終的に第(3−2)式の演算が行なわ
れ,n本の出力ライン上に分布したアナログ電圧bi′の集
合としてのファジィ推論の結論B′を得ることができ
る。
An example of the configuration of the fuzzy inference engine 14 is shown in FIG. This performs the operation represented by the equation (3-2). Voltages representing membership functions A and A 'distributed on m signal lines are applied to a C-MIN circuit (correspondence MIN circuit) 21 where a
The MIN operation of i ∧a i ′ (i = 1 to m) is performed. C-MI
The N circuit 21 includes m MIW circuits having two inputs and one output. The m output voltages of the C-MIN circuit 21 are input to an E-MAX circuit (ensemble MAX circuit) 22. This E-MAX circuit 22
The output of Represents The E-MAX circuit performs an ensemble MAX operation on m input signals. The output of the E-MAX circuit 22 is used as a truncation input a
Given to 23. On the other hand, the truncation circuit 23 has n
Voltages (b j , j = 1 to n) representing the fuzzy membership function B distributed on the signal lines are input.
The truncation circuit 23 is a circuit in which one input is all common in the C-MIN circuit. After all, finally the (3-2) operation expression is performed in truncation circuit 23, to obtain a 'conclusion B of the fuzzy inference as a set of' analog voltages distributed on n output lines b i it can.

第5図はr個のインプリケーションが存在する場合に
有効なパラレル・タイプのファジィ・コンピュータの概
念を示している。3つのメンバーシップ関数発生回路11
〜13とファジィ推論エンジン14とからなるセットがr個
設けられる。メンバーシップ関数発生回路に与えられる
ラベルLA,LBにはインプリケーションごとに添字1〜r
が付されている。これらのセットごとにメンバーシップ
関数発生回路12を設ける必要はなく,1個の回路12をすべ
てのセットで共用することができる。インプリケーショ
ンの連結(elseまたはalso)はMAX回路16で実現され
る。すなわち,すべてのファジィ推論エンジン14の出力
はMAX回路16に与えられ,MAX回路16から最終的な推論結
果B′が与えられる。もちろん,連結をMAX以外の演算
で実行してもよい。
FIG. 5 shows the concept of a parallel type fuzzy computer effective when there are r implications. Three membership function generators 11
There are provided r sets of .about.13 and a fuzzy inference engine 14. Labels LA and LB given to the membership function generating circuit have subscripts 1 to r for each implication.
Is attached. There is no need to provide a membership function generating circuit 12 for each of these sets, and one circuit 12 can be shared by all sets. The connection (else or also) of the implications is realized by the MAX circuit 16. That is, the outputs of all the fuzzy inference engines 14 are given to the MAX circuit 16, and the MAX circuit 16 gives the final inference result B '. Of course, concatenation may be performed by an operation other than MAX.

第7図は第3図に示す時間軸上で表わされるメンバー
シップ関数を用いるスイープ・タイプのファジィ・コン
ピュータであって,1つのインプリケーションが存在する
場合のファジィ・コンピュータの概念を示している。ス
イープ・タイプのファジィ・コンピュータは,時間軸上
で表現されたメンバーシップ関数A,A′,Bをそれぞれ出
力する3つのメンバーシップ関数回路31,32,33,これら
の関数31,32,33の出力信号が与えられ,上述したモーダ
ス・ポネンスのファジィ推論演算を行ない,その推論結
果B′を出力するファジィ推論合成回路34,およびメン
バーシップ関数回路31,32,33にその入力信号としてスイ
ープ信号SWを与えるとともにファジィ推論合成回路34に
このスイープ信号に同期した所定のタイミング信号を与
えるタイミング回路35から構成される。メンバーシップ
関数A,A′,Bのみならず推論結果B′も時間軸上に現わ
れた電圧によって表わされるのはいうまでもない。メン
バーシップ関数回路31,32,33には出力されるべきメンバ
ーシップ関数を規定するラベル(ラベル電圧)LA,LA′,
LBがそれぞれ与えられる。ファジィ・コンピュータから
確定的な結果,すなわち非ファジィ出力を得ることが必
要であれば,合成回路34の後段にデファジファイア36が
接続される。デファジファイア36からは一定な(少なく
ともスイープ信号の一周期τにおいては一定の)電圧信
号が得られる。
FIG. 7 shows the concept of a sweep type fuzzy computer using a membership function expressed on the time axis shown in FIG. 3, and in the case where one implication exists. The sweep type fuzzy computer has three membership function circuits 31, 32, 33 for outputting membership functions A, A ', B expressed on the time axis, respectively. The output signal is given, the fuzzy inference synthesis circuit 34 that performs the above-mentioned Modus-Ponens fuzzy inference operation and outputs the inference result B ', and the sweep signal SW as an input signal to membership function circuits 31, 32, and 33. And a fuzzy inference synthesizing circuit 34 which supplies a predetermined timing signal synchronized with the sweep signal. It goes without saying that not only the membership functions A, A ', B but also the inference result B' are represented by voltages appearing on the time axis. In the membership function circuits 31, 32, 33, labels (label voltages) LA, LA ′,
LB is given respectively. If it is necessary to obtain a deterministic result from the fuzzy computer, ie a non-fuzzy output, a defuzzifier 36 is connected downstream of the synthesis circuit 34. From the defuzzifier 36, a constant (at least during one period τ of the sweep signal) voltage signal is obtained.

第8図はr個のインプリケーションが存在する場合に
有効なスイープ・タイプのファジィ・コンピュータの概
念に示している。上述した第5図に示すr個のインプリ
ケーションが存在する場合に有効なパラレル・タイプの
ファジィ・コンピュータおよび第7図に示すスイープ・
タイプのファジィ・コンピュータの基本形と対比するこ
とによりその構成は容易に理解できよう。
FIG. 8 illustrates the concept of a sweep-type fuzzy computer that is effective when there are r implications. A parallel type fuzzy computer effective when there are r implications shown in FIG. 5 described above and a sweep type fuzzy computer shown in FIG. 7
The configuration can be easily understood by comparing with the basic type of the fuzzy computer of the type.

理解を助けるために上述したファジィ推論エンジン14
またはファジィ推論合成回路34で実行されるファジィ推
論の一例として第(3−2)式にしたがう推論を図式的
に表わしたのが第9図である。ここでは複数(r個)の
インプリケーションがあることを前提とする。また三角
形状のメンバーシップ関数が示されている。第(3−
2)式ではメンバーシップ関数A,A′,B等がファジィ集
合の要素ai,ai′,bj等を用いて表現されているが,第9
図では横軸を変数xまたはy(または時間t)として関
数μ(x)またはμ(y)(またはμ(t))で表現さ
れている。
Fuzzy inference engine 14 described above to aid understanding
FIG. 9 schematically shows inference according to equation (3-2) as an example of fuzzy inference executed by the fuzzy inference synthesizing circuit 34. Here, it is assumed that there are a plurality (r) of implications. Also, a triangular membership function is shown. No. (3-
Membership function A is 2), A ', element a i of B and the like fuzzy sets, a i', but using the b j such are represented, 9
In the figure, the horizontal axis is represented by a function μ (x) or μ (y) (or μ (t)) with the variable x or y (or time t).

第9図の最上段左側のグラフを参照して,メンバーシ
ップ関数A1とA′のMIN演算結果A1∧A′が斜線で示さ
れている。このMIN演算結果の最大値a maxl(第6図に
示すトランケーティング入力a)が求められる。第9図
最上段中央にはメンバーシップ関数B1が示され,この関
数B1と上記最大値a maxlとのMIN演算結果が斜線S1で示
されている。この斜線の部分S1が1つのインプリケーシ
ョンについての推論結果であり,1つのファジィ推論エン
ジン14またはファジィ推論合成回路34から出力される。
Referring to the graph at the top left of FIG. 9, the MIN operation results A1∧A ′ of the membership functions A1 and A ′ are indicated by oblique lines. The maximum value a maxl (truncating input a shown in FIG. 6) of the MIN operation result is obtained. The Figure 9 top center membership function B1 is shown, MIN operation result of this function B1 and the maximum value a maxl are hatched S 1. The hatched portion S 1 is a inference result for one implication, it is outputted from one fuzzy inference engine 14 or fuzzy inference synthesis circuit 34.

他のインプリケーションについても同様の手法で推論
が行なわれる。それらの推論結果がS2,Srで表わされて
いる。
Inferences are made for other implications in a similar manner. The inference results are represented by S 2 and S r .

これらの推論結果のMAX演算(回路16または回路37)
の結果B′が第9図の右側に表わされている。この推論
結果を非ファジィ化(デファジファイ)する手法には多
くのものが提案されているが,その1つに重心法があ
る。この方法によると重心ywは yw=∫μ(y)・y dy/μ(y)dy によって求められる。すなわち,ハッチングで示した面
積を左右に2分するy座標(時間t)を求めることであ
る。このようにして求められたywがデファジファイア15
または36から確定値として出力される。
MAX operation of these inference results (circuit 16 or circuit 37)
The result B 'is shown on the right side of FIG. Many methods have been proposed to defuzzify (defuzzify) the inference result, and one of them is the centroid method. According to this method, the center of gravity y w is obtained by y w = ∫μ (y) ・ dy / μ (y) dy. That is, the y coordinate (time t) that divides the area indicated by hatching into two right and left parts is obtained. Y w obtained in this way is defuzzifier 15
Or, it is output as a fixed value from 36.

上述したファジィ・コンピュータにおけるファジィ推
論エンジンおよびファジィ推論合成回路はいずれもイン
プリケーエーションの前件部に1つのファジィ命題のみ
が存在する推論を行なうものであるが,次に示すよう
に,インプリケーションの前件部に2つのファジィ命題
を含む推論が必要となることがある。これが拡張ファジ
ィ推論と呼ばれるものである。インプリケーションの前
件部は「かつ/または(and/or)」によって結合されて
いる。「かつ(and)」または「または(or)」のいず
れか一方が選択される。
Both the fuzzy inference engine and the fuzzy inference synthesizing circuit in the above-mentioned fuzzy computer perform inference in which only one fuzzy proposition exists in the antecedent part of the implication. Inferences that involve two fuzzy propositions in the antecedent may be necessary. This is called extended fuzzy inference. The antecedent parts of the implication are connected by "and / or". Either "and" or "or" is selected.

これは次のように記号で表現される。 This is represented symbolically as follows:

パラレル・タイプのファジィ・コンピュータにおける
拡張ファジィ推論は,拡張ファジィ推論エンジンによっ
て実行される。拡張推論エンジンの概念が第10図に示さ
れている。入力はメンバーシップ関数A,B,C,A′および
B′,ならびに「かつ/または」の結合を選択するため
の結合選択cである。出力は結論を表わすメンバーシッ
プ関数C′となる。メンバーシップ関数A,A′はm本の
信号ライン上に分布した電圧によって,B,B′はm′本の
信号ライン上に分布した電圧によって,Cはn本の信号ラ
イン上に分布した電圧によってそれぞれ表わされる。
Extended fuzzy inference on a parallel type fuzzy computer is performed by an extended fuzzy inference engine. The concept of the extended inference engine is shown in FIG. Inputs are membership functions A, B, C, A 'and B', and a join selection c for selecting a join of "and / or". The output is a membership function C 'representing the conclusion. The membership functions A and A 'are the voltages distributed on m signal lines, B and B' are the voltages distributed on m 'signal lines, and C is the voltage distributed on n signal lines. Respectively represented by

第11図はこの拡張された推論エンジンの構成を示して
おり,これは第6図に示す基本的な推論エンジンの構成
を若干修正することによって得られる。メンバーシップ
関数AとA′との間でC−MIN演算が行なわれ(C−MIN
回路21A),その結果を表わすm個の電圧のE−MAX演算
が行なわれる(E−MAX回路22A)。メンバーシップ関数
BとB′とについてもC−MIN,E−MAXの演算が行なわれ
る(C−MIN回路21B,E−MAX回路22B)。結合「かつ(an
d)」はこの実施例ではMIN演算によって,「または(o
r)」はMAX演算によってそれぞれ実現される。この結合
の演算と選択が容易に可能となるように,コントロール
ドMIN−MAX回路24が用いられる。コントロールドMIN−M
AX回路24は,結合選択入力信号cのレベル(HかLか)
に応じてMIN演算機能とMAX演算機能とを切換えることが
できるものである。2つのE−MAXの演算結果はこのコ
ントロールドMIN−MAX回路24に入力する。そして,「か
つ」か「または」を選択するための結合選択入力信号c
がコントロールドMIN−MAX回路24の制御入力として与え
られる。メンバーシップ関数Cはトランケーション回路
23に与えられ,そのトランケーティング信号としてコン
トロールドMIN−MAX回路24の出力aが与えられる。トラ
ンケーション回路23から結論C′を表わすファジィ・メ
ンバーシップ関数の電圧分布が得られる。
FIG. 11 shows the configuration of the extended inference engine, which can be obtained by slightly modifying the configuration of the basic inference engine shown in FIG. A C-MIN operation is performed between the membership functions A and A '(C-MIN
The circuit 21A) performs an E-MAX operation on the m voltages representing the result (E-MAX circuit 22A). The C-MIN and E-MAX calculations are also performed on the membership functions B and B '(C-MIN circuit 21B and E-MAX circuit 22B). The combination "and (an
In this embodiment, “d)” is calculated by “MIN”
r) ”are each realized by the MAX operation. A controlled MIN-MAX circuit 24 is used so that calculation and selection of this connection can be easily performed. Controlled MIN-M
The AX circuit 24 determines the level (H or L) of the coupling selection input signal c.
Can be switched between the MIN operation function and the MAX operation function in accordance with. The results of the two E-MAX calculations are input to the controlled MIN-MAX circuit 24. And a connection selection input signal c for selecting "and" or "or"
Is provided as a control input of the controlled MIN-MAX circuit 24. Membership function C is a truncation circuit
23, and the output a of the controlled MIN-MAX circuit 24 is provided as a truncating signal. From the truncation circuit 23, the voltage distribution of the fuzzy membership function representing the conclusion C 'is obtained.

次にファジィ・コントローラの概念について説明す
る。
Next, the concept of the fuzzy controller will be described.

一般にコントローラは制御対象から得られる制御量を
入力とし,所望の制御をするために制御対象に対して操
作量を出力する。制御量,操作量のいずれも確定的な値
である。ファジィ・コントローラもまた確定的な値を入
力とし,ファジィ推論を行なった上で確定的な値を出力
する。これに対してインプリケーションの前件部に1つ
のファジィ命題があある場合を例としていえば,上述の
ファジィ・コンピュータにおいては入力はファジィ集合
またはメンバーシップ関数A′で与えられ,ファジィ集
合またはメンバーシップ関数B′(場合によっては確定
値)を出力する。
In general, a controller receives a control amount obtained from a control target and outputs an operation amount to the control target in order to perform desired control. Both the control amount and the operation amount are deterministic values. The fuzzy controller also receives a deterministic value as input, performs fuzzy inference, and outputs a deterministic value. On the other hand, as an example, if there is one fuzzy proposition in the antecedent part of the implication, in the fuzzy computer described above, the input is given by a fuzzy set or membership function A ', and the fuzzy set or member function is given. The ship function B '(definite value in some cases) is output.

ファジィ・コントローラにおけるファジィ推論を第9
図との対比の上で,1つのインプリケーション(制御則)
の場合(前件部のファジィ命題も1つ)について,グラ
フ的に表わすと第12図に示すようになる。メンバーシッ
プ関数AとBとを含むインプリケーションに対して,確
定値xAを与えたときのファジィ推論結果は斜線で示す
B′となる。この推論結果を非ファジィ化することによ
り確定的な推論結果Bw′が得られることになる。
Fuzzy Reasoning in Fuzzy Controller
One implication (control law) in comparison with the figure
In the case of (there is also one fuzzy proposition in the antecedent part), it is graphically represented as shown in FIG. Relative implications including the membership functions A and B, fuzzy inference result when given definite value x A is the B 'indicated by hatching. By defuzzifying the inference result, a deterministic inference result B w ′ is obtained.

インプリケーション(制御則)の前件部に2つのファ
ジィ命題をもつ場合について示したのが第13図である。
インプリケーションの前件部における2つのメンバーシ
ップ関数A,Bに対してそれぞれ確定値xA,yBを与えたとき
の関数値aA,aBのMINまたはMAX(結合andまたはorに対
応)がとられ,この演算結果aMとメンバーシップ関数C
とのMIN演算結果がファジィ推論結果(斜線で示す
C′)となる。この推論結果C′を非ファジィ化するこ
とにより確定的な推論結果CW′が得られる。
FIG. 13 shows a case where there are two fuzzy propositions in the antecedent part of the implication (control rule).
MIN or MAX of the function values a A and a B when the definite values x A and y B are given to the two membership functions A and B in the antecedent part of the implication (corresponding to the combination and or or) And the result of the operation a M and the membership function C
Is the fuzzy inference result (C 'indicated by oblique lines). By defuzzifying the inference result C ', a definite inference result CW ' is obtained.

複数のインプリケーション(制御則)が存在しかつ各
インプリケーションの前件部に2つのファジィ命題をも
つファジィ推論に適用される,バス・ライン上に分布し
たファジィ・メンバーシップ関数を用いるパラレル・タ
イプのファジィ・コントローラの一構成例が第14図に示
されている。第5図およびそのファジィ推論エンジンを
示す第11図と対比しながら説明する。
Parallel type using fuzzy membership functions distributed on bus lines, applied to fuzzy inference with multiple implications (control rules) and two fuzzy propositions in the antecedent of each implication An example of the configuration of the fuzzy controller is shown in FIG. This will be described in comparison with FIG. 5 and FIG. 11 showing the fuzzy inference engine.

制御則は次のように表わされる。 The control law is expressed as follows.

ファジィ推論エンジン14はファジィ推論合成回路14a
に置きかえられている。2つの入力は確定値xA,xBで与
えられるから,バス・ライン上に分布したメンバーシッ
プ関数を発生する回路11,12等は不要となり,それに代
えてメンバーシップ関数回路31a,31bが設けられる。各
制御則ごとにこれらのファジィ推論合成回路14a,メンバ
ーシップ関数回路31a,31b等が設けられ,かつメンバー
シップ関数回路31a,31bのラベルLA,LBに制御則の番号に
対応して添字が付けられている。以下,制御則1を代表
例として述べる。
The fuzzy inference engine 14 is a fuzzy inference synthesis circuit 14a.
Has been replaced. Since the two inputs is given by definite values x A, x B, circuits 11 and 12 or the like for generating a membership function distributed over the bus line is not required, the membership function circuit 31a, 31b is provided in place of it Can be A fuzzy inference synthesis circuit 14a, membership function circuits 31a, 31b, etc. are provided for each control law, and the labels LA, LB of the membership function circuits 31a, 31b are provided with subscripts corresponding to the control law numbers. Have been. Hereinafter, control law 1 will be described as a representative example.

メンバーシップ関数回路31a,31bは入力変数xA,xBに対
応したメンバーシップ関数値μA1(xA),μB1(yB)を
出力するものである。これらの回路31,31bの出力はMIN
またはMAX回路24aに与えられる。このMINまたはMAX回路
24aはコントロールドMIN−MAX回路24に対応するもの
で,この回路24と置きかえてもよい。回路24aの出力が
トランケーティング入力aM1となる。一方,メンバーシ
ップ関数C1をバス・ライン(複数本の信号線)上に現わ
れる電圧分布として発生するメンバーシップ関数発生回
路13の出力がトランケーション回路23に与えられ,aM1
のMIN演算が行なわれ,このMIN演算結果がC1′である。
Membership function circuits 31a, 31b are input variables x A, the membership function values corresponding to x B μ A1 (x A) , and outputs mu B1 a (y B). The output of these circuits 31, 31b is MIN
Or it is given to the MAX circuit 24a. This MIN or MAX circuit
24a corresponds to the controlled MIN-MAX circuit 24, and may be replaced with this circuit 24. The output of the circuit 24a becomes the truncating input a M1 . On the other hand, the output membership function generator circuit 13 for generating a membership function C1 as a voltage distribution appearing on the bus line (plurality of signal lines) is applied to the truncation circuit 23, MIN operation and a M1 is carried out , The result of this MIN operation is C 1 ′.

(r・−1)個の制御則についても同じようにC2′〜
Cr′が得られ,それらのMAX演算結果(MAX回路16)がフ
ァジィ推論結果C′となり,非ファジィ化される結果
Cw′が得られる。
(R · -1) C 2 equally well for pieces of control law '~
C r ′ is obtained, and the MAX operation result (MAX circuit 16) becomes the fuzzy inference result C ′, and the result of defuzzification is obtained.
C w ′ is obtained.

第15図はスイープ・タイプのファジィ・コントローラ
であって,複数のインプリケーション(制御則)が存在
する場合(インプリケーションの前件部におけるファジ
ィ命題は1つ)の構成例を示すものである。第8図と対
比して,入力は確定値xAで与えられるからメンバーシッ
プ関数A′を出力する回路32(コンピュータにおけるMF
C2)は不要となる。メンバーシップ関数A1の回路31に入
力としてxAが与えられる。この回路31の出力は,メンバ
ーシップ関数回路33の出力B1が入力するMIN回路38に与
えられる。回路33にはその入力としてスイープ信号が与
えられている。MIN回路38の出力B1′はMAX回路37に入力
する。複数のインプリケーションに対して上記の回路が
設けられ,すべてのMIN回路38の出力B1′〜Br′がMAX回
路37に入力する。MAX回路37の出力B′からデファジフ
ァイア36によって確定値Bw′が決定され,出力される。
FIG. 15 shows a configuration example of a sweep type fuzzy controller in which a plurality of implications (control rules) exist (one fuzzy proposition in the antecedent part of the implication). 8 in comparison with FIG, input circuit outputs a membership function A 'because given by definite values x A 32 (MF in the computer
C2) becomes unnecessary. X A is given as input to the circuit 31 of the membership function A1. The output of this circuit 31 is given to the MIN circuit 38 to which the output B1 of the membership function circuit 33 is input. The circuit 33 is provided with a sweep signal as its input. The output B1 'of the MIN circuit 38 is input to the MAX circuit 37. Circuit described above is provided for a plurality of implications, output B1'~B r of all MIN circuit 38 'is input to the MAX circuit 37. It is determined 'definite value B w by de fuzzifier 36 from' the output B of the MAX circuit 37 and outputted.

インプリケーション(制御則)の前件部に2個のファ
ジィ命題が存在する場合には,第16図に示すように,2つ
のメンバーシップ関数回路31a,31bが設けられ,これら
の回路31a,31bに確定入力xA,xBが与えられる。回路31a
および31bの出力はMINまたはMAX回路24aに与えられる。
この回路24aの出力とスイープ信号が与えられるメンバ
ーシップ関数回路33cの出力であるメンバーシップ関数
CとのMIN演算結果C′がMIN回路38から出力される。こ
の推論結果C′はファジィ関数であるからその確定値が
デファジファイアで決定される。
If there are two fuzzy propositions in the antecedent part of the implication (control law), two membership function circuits 31a and 31b are provided as shown in FIG. confirmation input x a, are x B given. Circuit 31a
And the output of 31b is provided to the MIN or MAX circuit 24a.
The MIN circuit 38 outputs the MIN operation result C 'of the output of the circuit 24a and the membership function C output from the membership function circuit 33c to which the sweep signal is given. Since the inference result C 'is a fuzzy function, its definite value is determined by the defuzzifier.

インプリケーションの前件部に3つ以上の命題がある
場合にもこれを処理するファジィ・コントローラを(パ
ラレル・タイプ,スイープ・タイプのいずれの場合に
も)上述の考え方を拡張して構成できるのはいうまでも
ない。
A fuzzy controller that processes even if there are three or more propositions in the antecedent part of the implication can be constructed by extending the above concept (in both cases of the parallel type and the sweep type). Needless to say.

(2)ファジィ・プロセッサ 前件部に2つのファジィ命題をもつインプリケーショ
ン(制御則)が複数個(r個)存在する場合について,
第17図を参照して,考える。第1番目のインプリケーシ
ョンについてみると,2つのメンバーシップ関数A1,B1に
対してそれぞれ確定値入力xA,yBを与えたときに関数値a
A1,aB1が得られる。この渇数値のMIN演算(またはMAX演
算)結果をaM1とする。他のインプリケーションについ
ても同じように確定値入力xA,yBが与えられ,結果a
Mi(i=2〜r)が得られる。
(2) Fuzzy processor In the case where there are a plurality (r) of implications (control rules) having two fuzzy propositions in the antecedent part,
Referring to FIG. As for the first implication, two membership functions A1, respectively B1 determined value input x A, the function values a when given a y B
A1 and a B1 are obtained. The result of the MIN operation (or the MAX operation) of the shortage value is defined as a M1 . Similarly for other implications, definite value inputs x A and y B are given, and the result a
Mi (i = 2 to r) is obtained.

インプリケーションの後件部におけるメンバーシップ
関数Ci(i=1〜r)をそのラベル位置ZLi(i=1〜
r)においてピークまでのびた一本の関数Csi(i=1
〜r)で表わすことにする。この関数はシングルトン
(Singleton)と呼ばれるもので非ファジィ量である。
上記のMIN演算結果としてシングルトンCsiとのMIN演算
(上述のトランケーティングに対応するが,後述するよ
うにMIN演算は不要となる)結果が太い矢印Csi′(i=
1〜r)で示されている。
The membership function Ci (i = 1 to r) in the consequent part of the implication is changed to its label position Z Li (i = 1 to
r) a single function C si (i = 1) extending to the peak
To r). This function is called a singleton and is non-fuzzy.
As a result of the MIN operation, the result of the MIN operation with the singleton C si (corresponding to the above-described truncation, but the MIN operation becomes unnecessary as described later) is indicated by a thick arrow C si
1 to r).

以下の説明では記号を簡潔にするために,ZLiをZi(i
=1〜r),Csi′をVzi(i=1〜r)と置きかえるも
のとする。
In the following description, Z Li is replaced with Z i (i
= 1 to r) and C si ′ are replaced with V zi (i = 1 to r).

複数のインプリケーションの連結をMAX演算で行なっ
た場合の最終的なファジィ推論結果が第17図の右側に棒
グラフのような形態で示されている。このような推論結
果を非ファジィ化(デファジケーション)するために,
ここでは上述した重心法が用いられる。重心Csw′(こ
れをZwとおく)は次式で与えられる。
The final fuzzy inference result when a plurality of implications are connected by the MAX operation is shown in the form of a bar graph on the right side of FIG. In order to defuzzify such inference results,
Here, the above-described barycenter method is used. The center of gravity C sw ′ (this is referred to as Z w ) is given by the following equation.

第(4)式の分子は第18図に示すような重み付き加算
回路によって,分母は第19図に示すような単純加算回路
によってそれぞれ演算可能である。
The numerator of equation (4) can be calculated by a weighted addition circuit as shown in FIG. 18, and the denominator can be calculated by a simple addition circuit as shown in FIG.

第18図において,重み付き加算回路は,演算増幅器41
と,並列に接続された入力抵抗R1,…,Rrと,帰還抵抗Rf
とから構成され,入力抵抗R1〜Rrの一端に電圧Vz1〜Vzr
がそれぞれ与えられる。したがって,この重み付き加算
回路の出力Vo1は次式で与えられる。
In FIG. 18, the weighted addition circuit includes an operational amplifier 41.
And the input resistances R 1 , ..., R r connected in parallel and the feedback resistance R f
It is composed of a voltage V z1 to one end of the input resistor R 1 ~R r ~V zr
Are given. Therefore, the output Vo1 of this weighted addition circuit is given by the following equation.

ここで Rf/Ri=Zi …(6) と置けば,第(5)式は第(4)式の分子を表わすこと
になる(符号は反転している)。
Here, if R f / R i = Z i (6), equation (5) represents the numerator of equation (4) (the sign is inverted).

第(6)式から,メンバーシップ関数Ciを代表するシ
ングルトンCsiのラベルは入力抵抗Riと帰還抵抗Rfとに
よって実現されることが理解されよう。
From equation (6), it will be understood that the label of the singleton C si representing the membership function Ci is realized by the input resistance Ri and the feedback resistance Rf .

第20図に示すように,NL(Negative small:「負の小さ
な値」)からPL(Positive large:「正の大きな値」)
までの7個のラベルによって表現されるメンバーシップ
関数またはシングルトンを考えたときに,これらのラベ
ルは抵抗Ri(i=1〜r)と抵抗Rfとによって規定され
る。第20図においてNL,NM,NS等のNはNegativcを,PS,P
M,PL等のPはPositiveを,Lはlargeを,Mはmediumを,Sはs
mallをそれぞれ表わし,ZRはzeroを表わしている。
As shown in Fig. 20, NL (Negative small: "negative small value") to PL (Positive large: "positive large value")
Considering membership functions or singletons represented by up to seven labels, these labels are defined by a resistor R i (i = 1 to r) and a resistor R f . In Fig. 20, N such as NL, NM, NS, etc. indicates Negativc, PS, P
P for M, PL, etc. is Positive, L is large, M is medium, S is s
mall represents each, ZR represents zero.

第19図において単純加算回路は,演算増幅回路45と,
並列に接続された等しい値の入力抵抗Roと,入力抵抗と
同じ値(必ずしも同じ値でなくてもよい)の帰還抵抗Ro
とから構成され,入力抵抗の一端に電圧Vz1〜Vzrがそれ
ぞれ与えられる。したがって,この単純加算回路の出力
Vo2は次式で表わされる。
In FIG. 19, the simple addition circuit includes an operational amplification circuit 45,
An input resistor R o of the connected value equal to the parallel feedback resistor R o of the same value as the input resistor (not necessarily equal)
, And voltages V z1 to V zr are respectively applied to one ends of the input resistors. Therefore, the output of this simple addition circuit
V o2 is represented by the following equation.

これは第(4)式の分母を表わしている(符号は反転
している)。
This represents the denominator of equation (4) (the sign is inverted).

第17図に図式的に示したファジィ・プロセッサは,フ
ァジィ・コントローラと同じように確定入力xA,xBが与
えられ,所定の制御則に基づくファジィ推論を行ない,
確定値(重心Zw)を出力するという特徴をもつ。また,
このファジィ・プロセッサにおけるファジィ推論では,
インプリケーション(制御則)の前件部ではファジィ関
数が用いられるが,後件部は非ファジィ量(シングルト
ン)で表現されるという特徴も有している。そして,各
制御則におけるMIN演算結果aM1(i=1〜r)の値がそ
の制御則の演算結果を表わすので,上述したファジィ・
コンピュータまたはファジィ・コントローラにおけるよ
うなトランケーション回路が不要となる。複数の制御則
の演算結果が重み付き加算(重いは上述のように後件部
のシングルトンのラベルを表わす)を行なうことによ
り,最終出力(重心Zw)が得られることになる。もちろ
ん,上述の単純加算も必要であるが,第(4)式の割算
に述べるように省略可能である。このようないくつかの
特徴をもつファジィ・プロセッサの具体的構成について
以下に述べるが,その前に基本的な演算回路であるMIN
回路およびMAX回路について説明する。
Fuzzy processor shown schematically in FIG. 17 is the same as confirmation input x A fuzzy controller, given x B, performs fuzzy inference based on a predetermined control law,
It has the feature of outputting a definite value (centroid Z w ). Also,
In the fuzzy inference in this fuzzy processor,
A fuzzy function is used in the antecedent part of the implication (control law), but the consequent part also has the feature that it is expressed by a non-fuzzy quantity (singleton). Since the value of the MIN operation result a M1 (i = 1 to r) in each control law represents the operation result of the control law, the fuzzy
Eliminates the need for truncation circuits as in computers or fuzzy controllers. The final output (centroid Z w ) is obtained by performing weighted addition (the heavy represents the singleton label of the consequent part as described above) on the calculation results of the plurality of control rules. Of course, the simple addition described above is necessary, but can be omitted as described in the division of the equation (4). The specific configuration of a fuzzy processor having some of these features is described below. Before that, the basic arithmetic circuit MIN
The circuit and the MAX circuit will be described.

バイポーラ・トランジスタを使用して構成したn入力
1出力のMIN回路の一例が第21図に示されている。入力
電圧をx1,x2,…,xn,出力電圧をzとすると,この回路は の演算を行なう。すなわち,最も小さい入力電圧に等し
い出力電圧を発生する。
An example of an n-input, one-output MIN circuit configured using bipolar transistors is shown in FIG. Assuming that the input voltage is x 1 , x 2 , ..., x n and the output voltage is z, this circuit Is performed. That is, an output voltage equal to the smallest input voltage is generated.

このMIN回路はコンパレータ(比較回路)とコンペン
セータ(補償回路)とから構成されている。コンパレー
タは,相互にエミッタが結合されたn個のPNPトランジ
スタQ11,Q12,Q13,…,Q1nと,これらのトランジスタを駆
動する電流I1の電流源CS1とから構成されている。入力
電圧x1〜xnはトランジスタQ11〜Q1nのベースにそれぞれ
与えられる。トンラジスタQ11〜Q1nのうち最も低い入力
電圧(Vminとする)がそのベースに与えられたものが導
通状態となるので,他のトランジスタはカットオフ状態
となる。したがってエミッタにはこの入力電圧Vminに導
通状態となったトランジスタのエミッタ/ベース電圧を
VEBを加えた電圧,すなわち が現れる(VEBは0.7V程度)。2つの入力電圧が等しい
値でかつ他の入力電圧よりも低い場合には,この2つの
入力電圧が入力したトランジスタにI1/2ずつの電流が流
れるので,同じ結果になる。3つ以上の入力電圧が等し
かつ他の入力電圧よりも低い場合にも同じである。
This MIN circuit is composed of a comparator (comparison circuit) and a compensator (compensation circuit). The comparator is composed of n PNP transistors Q 11 , Q 12 , Q 13 ,..., Q 1n whose emitters are coupled to each other, and a current source CS 1 of a current I 1 for driving these transistors. . Input Voltage x 1 ~x n are given to the bases of the transistors Q 11 to Q 1n. Since Tonrajisuta Q 11 (the V min) lowest input voltage of the to Q 1n which is applied to its base is rendered conductive, the other transistor is cut off. Therefore, the emitter / base voltage of the transistor turned on to this input voltage Vmin is applied to the emitter.
V EB plus voltage, ie Appears (V EB is about 0.7V). When the two input voltages have the same value and are lower than the other input voltages, the same result is obtained because a current of I 1/2 flows through the transistor to which the two input voltages are input. The same is true if three or more input voltages are equal and lower than the other input voltages.

コンペンセータは、コンパレータの出力にMIN演算誤
差として現わされる電圧VEBを補償するものである。こ
のコンペンセータは,NPNトランジスタQ1と,このトラン
ジスタQ1を電流駆動するための電流I2の電流源CS2とか
ら構成されている。トランジスタQ1のエミッタがこのMI
N回路の出力端子に接続されている。コンパレータの出
力電圧からトランジスタQ2のベース/エミッタ電圧VBE
が減算される結果,出力電圧zは を表わすことになる。電流源CS1とCS2の電流はI1=I2
あることが好ましい。
The compensator compensates for the voltage V EB that appears as a MIN operation error at the output of the comparator. The compensator includes a NPN transistor Q 1, and a transistor Q 1 current source current I 2 for current-driving the CS 2 Metropolitan. The MI emitter of the transistor Q 1 is
Connected to output terminal of N circuit. From the comparator of the output voltage of the transistor Q 2 base / emitter voltage V BE
Is subtracted, the output voltage z becomes Will be represented. It is preferable for the current the current source CS 1 and CS 2 are I 1 = I 2.

第22図はMAX回路の一例を示している。このMAX回路も
またコンパレータとコンペンセータとから構成されてい
る。コンパレータは,入力電圧x1,x2,…,xnによってベ
ース制御されかつエミッタが相互に結合されたNPNトラ
ンジスタQ21,Q22,…,Q2nと,これらのトランジスタを電
流駆動するための電流源CS1とから構成されている。ト
ランジスタQ21〜Q2nのうち最も高い入力電圧(これをV
maxとする)が与えられたトランジスタのみが導通状態
となってエミッタにVmax−VBEの電圧が現われる。この
−VBEのエラーが,PNPトランジスタQ2と電流源CS2とから
なるコンペンセータによって補償される結果,出力端子
には の出力電圧zが得られる。
FIG. 22 shows an example of a MAX circuit. This MAX circuit also includes a comparator and a compensator. The comparators are NPN transistors Q 21 , Q 22 ,..., Q 2n whose bases are controlled by input voltages x 1 , x 2 ,..., X n and whose emitters are coupled to each other, and a current driver for these transistors. and a current source CS 1 Tokyo. The most high input voltage of the transistor Q 21 ~Q 2n (this is V
only the transistor to be max) is given a voltage of V max -V BE appears in the emitter in a conductive state. Errors of this -V BE is, PNP transistor Q 2 and a current source CS 2 Metropolitan results compensated by compensator made of, to the output terminal Is obtained.

上述のMIN回路,MAX回路のコンパレータにおけるすべ
てのトランジスタはエミッタにおいて相互に結合してい
るので,この回路をエミッタ・カップルド・ファジィ・
ロジック・ゲート(ECFLゲート)と名づける。
Since all the transistors in the comparators of the MIN and MAX circuits described above are interconnected at the emitter, this circuit is connected to the emitter-coupled fuzzy circuit.
Named Logic Gate (ECFL Gate).

上述のMIN回路,MAX回路は,電流源によって駆動され
る2つのエミッタ・フォロアのカスケード接続であると
考えることができる。したがって,これらは非常に高い
入力インピーダンスおよび非常に低い出力インピーダン
スを示す。この事実は,これらの回路が外部ノイズや信
号のクロス・トークに強いことを示し,後段に多くの回
路を接続することができることを意味している。
The above-mentioned MIN circuit and MAX circuit can be considered as a cascade connection of two emitter followers driven by a current source. Therefore, they exhibit very high input impedance and very low output impedance. This fact indicates that these circuits are resistant to external noise and signal crosstalk, and that many circuits can be connected to the subsequent stage.

また,上述のMIN回路,MAX回路は電流源によって駆動
されるので各トランジスタでの飽和は生じない。すなわ
ちベース領域における小数キャリアの蓄積効果は起こら
ない。したがって,これらの回路は非常に速い演算速度
を示す。実験によると応答速度は10nsec以下であった。
Further, since the above-described MIN circuit and MAX circuit are driven by the current source, no saturation occurs in each transistor. That is, the accumulation effect of the minority carrier in the base region does not occur. Therefore, these circuits exhibit a very high operation speed. According to the experiment, the response speed was less than 10nsec.

さらに,上述の回路の入力端子の1またはいくつかを
オープンにしても,回路全体の入/出力静特性は影響を
受けない。
Furthermore, opening one or several of the input terminals of the circuit described above does not affect the input / output static characteristics of the entire circuit.

さらに上述の回路において,PNP,NPNトランジスタをp
チャネル,nチャネルMOS FETにそれぞれ置きかえること
も可能である。
Furthermore, in the above circuit, the PNP and NPN transistors are replaced by p
It is also possible to replace each with a channel and n-channel MOS FET.

以上のことは,上述のMIN回路,MAX回路のみならず,
以下に述べるすべての回路にあてはまる。
The above is not only the MIN and MAX circuits described above, but also
This applies to all the circuits described below.

第23図は第17図に示す動作を行なうファジィ・プロセ
ッサの全体構成を示している。r個のインプリケーショ
ン(制御則)を含むファジィ推論を行なうためにr個の
ルール・ボード50が設けられ,各ルール・ボード50で各
インプリケーションについての推論が行なわれる。各ル
ール・ボード50において(代表的に第1番目のルール・
ボードの符号を使う),2つの確定値入力xA,yBがメンバ
ーシップ関数回路31a,31bにそれぞれ与えられ,それら
の出力aA1,aB1がMIN(またはMAX)回路24aに入力し,MIN
演算結果aM1が得られる。以上の構成は第14図に示すフ
ァジィ・コントローラと同じである。
FIG. 23 shows the overall configuration of a fuzzy processor performing the operation shown in FIG. In order to perform fuzzy inference including r implications (control rules), r rule boards 50 are provided, and each rule board 50 performs inference for each implication. In each rule board 50 (typically the first rule
Using the sign of the board), two definite value input x A, y B are respectively given membership function circuit 31a, to 31b, their output a A1, a B1 is input to the MIN (or MAX) circuit 24a, MIN
The operation result a M1 is obtained. The above configuration is the same as the fuzzy controller shown in FIG.

ファジィ・プロセッサにおいては上述したようにトラ
ンケーション回路が不要である。MIN回路24aの出力はス
イッチ・アレイ52に与えられる。スイッチ・アレイ52は
上述した重み付けを選択するためのものである。この実
施例では第20図に示したNL〜PLの7個のシングルトンの
ラベルが採用されている。したがって,スイッチ・アレ
イ52は7個のスイッチSNL〜SPLを備え,これらのスイッ
チのすべての一方の端子に演算結果aM1が与えられてい
る。スイッチSNL〜SPLはたとえばディップ・スイッチの
ような手操作でオン,オフできるものが好ましい。スイ
ッチSNL〜SPLの他方の端子は,コレクタが電源+Vcc
接続されたトランジスタQ31〜Q37のベースにそれぞれ接
続され,それらのエミッタは出力端子に接続されてい
る。
The truncation circuit is unnecessary in the fuzzy processor as described above. The output of MIN circuit 24a is provided to switch array 52. The switch array 52 is for selecting the weighting described above. In this embodiment, seven singleton labels NL to PL shown in FIG. 20 are employed. Therefore, the switch array 52 has seven switches S NL to S PL , and the operation result a M1 is given to one terminal of all these switches. The switches S NL to S PL are preferably those that can be turned on and off manually, such as dip switches. The other terminals of the switches S NL to S PL are respectively connected to the bases of the transistors Q 31 to Q 37 whose collectors are connected to the power supply + Vcc , and their emitters are connected to the output terminals.

各ルール・ボード50において,スイッチ・アレイ52の
7個のスイッチのうちのいずれか一個が選択的にオンと
される。たとえば第1番目のルール・ボードではスイッ
チSNLがオンとされ,NLの重み付けが選択される。第2番
目のルール・ボードではスイッチSPMがオンとされ,PMの
重み付けが設定される。特定のルール・ボードを動作さ
せないときにはそのボードのすべてのスイッチをオフと
しておけばよい。
In each rule board 50, one of the seven switches of the switch array 52 is selectively turned on. For example, in the first rule board, the switch S NL is turned on, and the NL weight is selected. In the second rule board, the switch SPM is turned on, and the PM weight is set. If you do not want a particular rule board to work, you can turn off all switches on that board.

デファジファイアを含むボード(特に信号を付けてい
ない)があり,そのボードはラベルNL〜PLに対応して7
個の入力端子を有している。これらの入力端子のそれぞ
れに,コネクタ53によって,各ルール・ボード50の対応
する出力端子が接続される、たとえば,ラベルNLの入力
端子には,すべてのルール・ボード50のスイッチSNL
対応する出力端子(トランジスタQ31のエミッタ)が接
続される。これにより,各ラベルごとにすべてのルール
・ボードの出力のワイヤードOR結線が行なわれる。
There is a board that contains a defuzzifier (with no signal attached), and the board has 7
Has two input terminals. A corresponding output terminal of each rule board 50 is connected to each of these input terminals by a connector 53. For example, an input terminal labeled NL corresponds to a switch S NL of every rule board 50. output terminal (emitter of the transistor Q 31) is connected. Thereby, the wired OR connection of the output of all the rule boards is performed for each label.

デファジファイア・ボードにおいて7個の入力端子NL
〜PLは,重み付き加算回路42の対応する入力抵抗R1〜R7
および単純加算回路46の各入力抵抗Roにそれぞれ接続さ
れている。重み付き加算回路42は第18図に示したものと
同じであり,r=7に設定されている。各入力抵抗R1〜R7
の値によってNL〜PLの重み付けが行なわれる。単純加算
回路は第19図に示したものと同じである。
7 input terminals NL on the defuzzifier board
To PL are the corresponding input resistances R 1 to R 7 of the weighted addition circuit 42.
And each input resistor Ro of the simple adder circuit 46. The weighted addition circuit 42 is the same as that shown in FIG. 18, and r = 7. Each input resistor R 1 to R 7
Are weighted from NL to PL. The simple addition circuit is the same as that shown in FIG.

デファジファイア・ボードの7個の入力端子NL〜PLま
たは電流源として働くトランジスタQ41〜Q47にそれぞれ
接続されている。これらのトランジスタQ41〜Q47は電流
源49を構成するトランジスタQ40とマルチ・カレントミ
ラーを構成しており,それぞれのトランジスタQ41〜Q47
に電流源49によって定められた一定値の電流が流れる。
It is connected to the transistor Q 41 to Q 47 acting as a seven input terminals NL~PL or current source de fuzzifier board. These transistors Q 41 to Q 47 constitute a multi-current mirror and a transistor Q 40 which constitutes a current source 49, each of the transistors Q 41 to Q 47
, A current of a constant value determined by the current source 49 flows.

各ルール・ボード50のスイッチ・アレイ52における同
じラベルに属するスイッチに対応する出力側のトランジ
スタ(Q31〜Q37のうちのいずれか)とデファジファイア
・ボードにおける対応する電流源としてのトランジスタ
(Q41〜Q47のうちのいずれか対応するもの)と,各ルー
ル・ボード50の出力端子とデファジファイア・ボードの
入力端子とのコネクタ53における対応するワイヤードOR
とはMAX回路をそれぞれ構成している。たとえば,第22
図との関係を明瞭にするために第23図に(Q21)に付し
た第1番目のルール・ボードのトランジスタQ31と,(Q
2n)を付した第r番目のルール・ボードのトランジスタ
Q31と,デファジファイア・ボードにおける(CS1)を付
したトランジスタQ41と,これらを接続するコネクタ53
におけるラベルNLの入出力端子とは1つのMAX回路に構
成している。
A de fuzzy corresponding transistors as a current source in fire board (one of Q 31 to Q 37) output of the transistor corresponding to switch belonging to the same label in the switch array 52 of each rule board 50 ( Q 41 and ~Q any corresponding ones of the 47), the corresponding wired-oR of the connector 53 between the output terminal and de-fuzzy input terminal of fire board of each rule board 50
And constitute the MAX circuit respectively. For example, 22nd
And the first transistor Q 31 of the rule boards subjected to (Q 21) in FIG. 23 for clarity the relationship between FIG., (Q
2n ) r-th rule board transistor
And Q 31, a transistor Q 41 which marked the de fuzzifier board the (CS 1), a connector 53 for connecting these
And the input / output terminal of the label NL in FIG.

このように,複数のルール・ボード50の出力端子とデ
ファジファイア・ボードの入力端子とを,対応するもの
同志がワイヤードOR接続されるようにコネクタ53によっ
て単に結合されるだけでMAX回路が構成されるので,構
成が簡単となる。また,1または複数のルール・ボード50
を取外しても,電流源(Q41〜Q47)によって一定電流が
流れるようにしているのでデファジファイア・ボードに
おける入力インピーダンスが変化せず,加算回路42,46
に正しい入力電圧が加わる。また,電流源をデファジフ
ァイア・ボードにのみ設ければよく,各ルール・ボード
50に設ける必要がないので,各ルール・ボード50を簡素
化できる。第23図の回路では第22図に示すコンペンセー
タは省略されている。
As described above, the MAX circuit is configured by simply connecting the output terminals of the plurality of rule boards 50 and the input terminals of the defuzzifier board by the connector 53 so that the corresponding ones are wired-OR connected. Therefore, the configuration is simplified. One or more rule boards 50
Be removed, without changing the input impedance in the de fuzzifier board since to flow a constant current by a current source (Q 41 ~Q 47), the adder circuit 42 and 46
To the correct input voltage. Also, the current source only needs to be provided on the defuzzifier board.
Since there is no need to provide the rule board 50, each rule board 50 can be simplified. In the circuit of FIG. 23, the compensator shown in FIG. 22 is omitted.

上記のMAX回路の構成は,第5図,第8図,第14図お
よび第15図に示すMAX回路1637にも適用可能である。
The above configuration of the MAX circuit is also applicable to the MAX circuit 1637 shown in FIGS. 5, 8, 14, and 15.

単純加算回路46の出力電圧Vo2は電圧調整回路48の演
算増幅器47の非反転入力端子に抵抗R14を介して入力す
る。演算増幅器47の反転入力端子には抵抗R11を介して
一定の基準電圧Voが与えられているとともに,帰還抵抗
R12を介して出力電圧がフィードバックされる。抵抗R11
は帰還抵抗R12よりも充分に大きく(たとえば10〜100倍
程度)設定される。上記非反転入力端子は抵抗R13を介
して接地されている。この抵抗R13は必ずしも必要では
ない。
Output voltage V o2 of the simple addition circuit 46 is input via the resistor R 14 to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 47 of the voltage regulator circuit 48. With a constant reference voltage V o through the resistor R 11 is provided to the inverting input terminal of the operational amplifier 47, a feedback resistor
Output voltage is fed back through the R 12. Resistance R 11
It is set sufficiently larger than the feedback resistor R 12 (e.g. 10 to 100 times). The non-inverting input terminal is grounded via a resistor R 13. The resistor R 13 is not necessarily required.

電圧調整回路48は単純加算回路46の出力Vo2がファジ
論理値1.0を表わす電圧となるように制御電圧Vcを発生
して,これを各ルール・ボード50のメンバーシップ関数
回路31a,31bのメンバーシップ関数のピーク値(グレー
ド)を制御するグレード制御回路51にフィードバックす
るものである。この実施例ではファジィ論理値0.0〜1.0
は0V〜5Vの電圧に対応している。単述加算回路46の演算
増幅器45によってこの電圧が反転しているので,電圧調
整回路48の回転入力端子には基準電圧Voとして−5Vが与
えられている。
Voltage adjusting circuit 48 is output V o2 of the simple addition circuit 46 generates a control voltage V c to be a voltage representing the fuzzy logic value of 1.0, which membership function circuit 31a of each rule board 50, 31b of the The feedback is provided to the grade control circuit 51 for controlling the peak value (grade) of the membership function. In this embodiment, the fuzzy logic value is 0.0 to 1.0.
Corresponds to a voltage of 0V to 5V. Since this voltage is inverted by operational amplifier 45 of the single-mentioned adder circuit 46, -5V is applied as the reference voltage V o is the rotation input terminal of the voltage regulator circuit 48.

これにより単純加算回路46の出力電圧Vo2が常に−5V
(ファジィ論理値1に対応)になるので,上述した第
(4)式の分母が1になり,結局,重み付き加算回路42
の出力電圧Vo1がファジィ推論結果の重心を表わすこと
になる。重み付き加算回路42の出力は反転増幅回路43で
反転されて正の電圧として最終的な非ファジィ出力とな
る。
As a result, the output voltage Vo2 of the simple adding circuit 46 is always -5V.
(Corresponding to a fuzzy logical value of 1), so that the denominator of the above-mentioned equation (4) becomes 1, and as a result, the weighted addition circuit 42
Output voltage V o1 is to represent the center of gravity of the fuzzy inference results of. The output of the weighted addition circuit 42 is inverted by the inverting amplification circuit 43 and becomes a final non-fuzzy output as a positive voltage.

次にルール・ボード50の具体的構成を,第1番目のル
ール・ボードを例にとって第24図を参照して説明する。
この回路は電圧で表わされたメンバーシップ関数を発生
するメンバーシップ関数回路31a,31bを含むので,それ
らのラベルLA1,LB1は電圧で与えられ(これらのラベル
電圧をそれぞれVLA,VLBとする),入力xA,yBも電圧信号
で与えられ(入力電圧信号をそれぞれVx,Yyとする)。
メンバーシップ関数回路31a,31bは上述した三角形状の
メンバーシップ関数MF1を表わす電圧信号を出力するも
のである。2つのメンバーシップ関数回路31aと31bは全
く同じ構成であるから一方の回路31aについて説明す
る。メンバーシップ関数回路31aは2つの差動回路61,62
を含んでいるので,まずこれらの回路の動作について差
動回路62を例にとって第25図および第26図を参照して説
明する。
Next, a specific configuration of the rule board 50 will be described with reference to FIG. 24 taking the first rule board as an example.
Since this circuit membership function circuit 31a for generating a membership function represented by voltages, including 31b, their labels LA 1, LB 1 is given by the voltage (V these labels voltages respectively LA, V and LB), the input x a, y B also given by the voltage signal (input voltage signals, respectively V x, and Y y).
Membership function circuits 31a, 31b is to output a voltage signal representative of the triangular membership function MF 1 described above. Since the two membership function circuits 31a and 31b have exactly the same configuration, only one circuit 31a will be described. The membership function circuit 31a includes two differential circuits 61 and 62.
Therefore, the operation of these circuits will be described first with reference to FIGS. 25 and 26 taking the differential circuit 62 as an example.

第25図において,差動回路62は2つのトランジスタQ
61,Q62を含んでおり,これらのトランジスタのエミッタ
間には可変抵抗R22が接続されている。一方のトランジ
スタQ61のベース(これがメンバーシップ関数回路の入
力端子となる)には入力電圧Vx(スイープ・タイプのフ
ァジィコンピュータに用いられる場合にはこの入力端子
にスイープ信号SWが与えられる)が与えられ,他方のト
ランジスタQ62のベースにはラベルを表わす電圧VLAが与
えられる。電流Iが電流源Q54によって両トランジスタQ
61,Q62のエミッタに供給されている。
In FIG. 25, the differential circuit 62 has two transistors Q
61 includes a Q 62, the variable resistor R 22 is connected between the emitters of these transistors. Based one transistor Q 61 (which is the input terminal of the membership function circuit) (sweep signal SW is supplied to the input terminal when used in the sweep type fuzzy computer) to the input voltage V x is given, the base of the other transistor Q 62 is given a voltage V LA representing a label. Both transistors Q current I by the current source Q 54
61, are supplied to the emitter of Q 62.

トランジスタQ61に流れる電流をI61,トランジスタQ62
に流れる電流をI62とすると,第26図(A)に示すよう
に,Vx<VLAのときにはトランジスタQ62にI62=Iの電流
が流れ,トランジスタQ61には電流は流れない(I61
0)。入力電圧VxがラベルVLA以上になると,トランジ
スタQ62の電流I62は直線的に減少し,トランジスタQ61
に流れる電流I61が0から直線的に増大していく。そし
てVx=VLA+R22Iになったときに,I62=0,I61=Iとな
り,これ以上に大きいVXの領域においてはこの状態に保
たれる。
I 61 the current flowing through the transistor Q 61, the transistor Q 62
When the current flowing to the I 62, as shown in FIG. 26 (A), when the V x <V LA current of the transistor Q 62 I 62 = I flows, no current flows through the transistor Q 61 ( I 61 =
0). When the input voltage V x becomes more than the label V LA, the current I 62 of the transistor Q 62 is linearly reduced, the transistor Q 61
The current I 61 flowing through increases linearly from zero. And when it is V x = V LA + R 22 I, I 62 = 0, I 61 = I , and the in the region of more large V X is maintained in this state.

電流ミラーCM2が設けられ,この電流ミラーはトラン
ジスタQ62に流れる電流I62によって駆動される。電流ミ
ラーCM2の出力側に抵抗RLが接続され,この抵抗RLに現
われる電圧を電圧x2とする。電圧x2はx2=I62RLで与え
られるので,この電圧x2は入力電圧Vxの変化に対して第
26図(B)に実線で示すように変わる。電圧x2が直線的
に変化する部分の勾配は−RL/R22で与えられる。したが
って,抵抗R22の値を変えることによってこの勾配を変
えることができる。
Current mirror CM 2 is provided, this current mirror is driven by the current I 62 flowing through the transistor Q 62. The output side of the current mirror CM 2 resistor R L is connected to the voltage appearing at the resistor R L and voltage x 2. Since the voltage x 2 is given by x 2 = I 62 R L, the voltage x 2 is the relative change in the input voltage V x
26 It changes as shown by the solid line in FIG. Gradient of the portion where the voltage x 2 changes linearly is given by -R L / R 22. Therefore, it is possible to change this gradient by varying the value of resistor R 22.

第24図において,もう1つの差動回路61も差動回路62
と同じ構成である。入力電圧Vxが与えられるトランジス
タQ51およびラベル電圧VLAが与えられるトランジスタQ
52に流れる電流をそれぞれI51,I52とすると,これらの
電流は入力電圧Vxに対して第26図(C)に示すように変
化する。
In FIG. 24, another differential circuit 61 is also a differential circuit 62.
It has the same configuration as. Transistor Q, the transistor Q 51 and the label voltage V LA input voltage V x is given is given
When the current flowing through the 52 and I 51, I 52, respectively, these current changes as shown in Figure 26 with respect to the input voltage V x (C).

電流ミラーCM1はトランジスタQ51に流れる電流I51
よって駆動される。電流ミラーCM1の出力側に接続され
た抵抗RLには電流I51が流れるから,この抵抗RLで降下
させる電圧x1はx1=I51RLとなる。入力電圧Vxに対する
電圧x1の変化を示すグラフが第26図(D)の実線であ
る。電圧x1が直線的に増加する部分の勾配はRL/R21で与
えられる。抵抗R21は差動回路61の2つのトランジスタQ
51とQ52のエミッタ間に接続された抵抗であり,この抵
抗R21の値を変えることにより上記勾配が変化する。
Current mirror CM 1 is driven by the current I 51 flowing through the transistor Q 51. Since the current flows I 51 is connected to the resistor R L to the output side of the current mirror CM 1, the voltage x 1 lowering in the resistance R L is the x 1 = I 51 R L. Graph showing changes in voltage x 1 with respect to the input voltage V x is the solid line in FIG. 26 (D). Gradient of the portion voltage x 1 is increases linearly is given by R L / R 21. Two transistors Q of the resistor R 21 is a differential circuit 61
51 and a resistor connected between the emitters of Q 52, the gradient is changed by changing the value of this resistor R 21.

メンバーシップ関数回路31aには2入力のMIN回路が含
まれている。より分りやすくするために,このMIN回路
の構成要素には第21図のMIN回路における対応する構成
要素Q11,Q12と同一の符号が付けられている。電流源CS1
としては後述するMIN回路24aの電流源64が用いられてい
る。コンペンセータは設けられていない。MIN回路のコ
ンペンセータは上述のようにトランジスタのエミッタ/
ベース電圧VEBを減算するものであり,MAX回路のコンペ
ンセータはトランジスタのエミッタ/ベース電圧VEB
加算するものである。したがって,MIN回路とMAX回路が
継続接続されるときにはこれらの回路のコンペンセータ
を省略することができる。上述したトランジスタQ31,Q
41,ワイヤードORを含むMAX回路にコンペンセータが設け
られていないので,トランジスタQ11,Q12を含むMIN回路
のコンペンセータを省略することができる。
The membership function circuit 31a includes a two-input MIN circuit. For easier understanding, the components of this MIN circuit are denoted by the same reference numerals as the corresponding components Q 11 and Q 12 in the MIN circuit of FIG. Current source CS 1
The current source 64 of the MIN circuit 24a described later is used. No compensator is provided. As described above, the compensator of the MIN circuit
The base voltage V EB is subtracted, and the compensator of the MAX circuit adds the emitter / base voltage V EB of the transistor. Therefore, when the MIN circuit and the MAX circuit are continuously connected, compensators for these circuits can be omitted. The aforementioned transistors Q 31 and Q
41, since no compensator is provided in the MAX circuit including a wired OR, it is possible to omit the compensator MIN circuit including transistors Q 11, Q 12.

上述した電圧x1,x2はMIN回路を構成するトランジスタ
Q11,Q12のベースに当られる。これらのトランジスタ
Q11,Q12のエミッタに現われる出力電圧VA1(aA1)は電
圧x1とx2のMIN演算結果であり,そのグラフが第26図
(E)に実線で示されている。出力電圧VA1は入力電圧V
xに対して三角形状に変化し,三角形状のメンバーシッ
プ関数MF,を表わす。そして,ピーク値に対応する入力
電圧がラベル電圧VLAである。また抵抗R21またはR22
よって,たとえば第1図(B)にSL1,SL2で示すよう
に,勾配が変えられる。
The voltages x 1 and x 2 described above are the transistors that make up the MIN circuit.
Which hit the base of Q 11, Q 12. These transistors
The output voltage V A1 (a A1 ) appearing at the emitters of Q 11 and Q 12 is the MIN operation result of the voltages x 1 and x 2 , and its graph is shown by a solid line in FIG. 26 (E). Output voltage V A1 is input voltage V
It changes in a triangular shape with respect to x , and represents a triangular membership function MF. The input voltage corresponding to the peak value is the label voltage VLA . Also by the resistor R 21 or R 22, as shown by SL 1, SL 2, for example FIG. 1 (B), gradient is changed.

第24図では特に関係ないが,念の為に説明すれば,入
力電圧Vxを上述したスイープ信号とすれば,出力電圧V
A1は時間軸上で三角波状に変化することになる。入力電
圧Vxおよびラベル電圧VLAは正および負の値をとりう
る。
Although not particularly relevant in FIG. 24, it will be described for just in case, if the sweep signal described above the input voltage V x, the output voltage V
A1 changes like a triangular wave on the time axis. Input voltage V x and the label voltage V LA can take positive and negative values.

他のメンバーシップ関数回路31bからも同じように,
設定されたラベル電圧VLBの下で入力電圧Vyに対応した
メンバーシップ関数値(aB1)を表わす出力電圧VB1が得
られる。
Similarly, from the other membership function circuits 31b,
An output voltage V B1 representing a membership function value (a B1 ) corresponding to the input voltage V y is obtained under the set label voltage V LB.

MIN回路24aは,ワイヤードOR63と電流源64とを含む。
そして,上記のメンバーシップ関数回路31a,31bの出力
電圧VA1,VB1がワイヤードOR63に与えられる。ワイヤー
ドOR63の出力がaM1に対応するMIN演算結果を表わす電圧
VM1となる。
The MIN circuit 24a includes a wired OR 63 and a current source 64.
Then, the output voltages V A1 and V B1 of the membership function circuits 31a and 31b are given to the wired OR 63. Voltage at which the output of wired OR63 represents the MIN operation result corresponding to a M1
V M1 .

さらに詳しく述べれば,メンバーシップ関数回路31a
のトランジスタQ11,Q12と,メンバーシップ関数回路31b
のトランジスタQ11,Q12と,ワイヤードOR63と,電流源6
4とによって4入力のMIN回路が構成されているといえ
る。
More specifically, the membership function circuit 31a
Transistors Q 11 and Q 12 and membership function circuit 31b
Transistors Q 11 and Q 12 , a wired OR 63, and a current source 6
It can be said that the 4 and 4 constitute a 4-input MIN circuit.

第26図(E)のグラフから分るようにメンバーシップ
関数回路31a,31bにおけるメンバーシップ関数のピーク
値はIRLで決定される。抵抗RLを一定すれば,電流Iを
変えることによりピーク値を変化する。
Figure 26 (E) membership function circuit 31a as can be seen from the graph of the peak value of the membership function in the 31b is determined by IR L. If the resistance RL is fixed, the peak value changes by changing the current I.

グレード制御回路51は与えられた制御電圧Vcに応じて
電流Iを変化させるための回路である。グレード制御回
路51には電流源として働く電流ミラーCM4があり,この
電流ミラーCM4とメンバーシップ関数回路31aの電流源と
してのトランジスタQ53,Q54およびメンバーシップ関数
回路31bの電流源としてのトランジスタQ53,Q54はマルチ
電流ミラーを構成している。したがって,電流ミラーCM
4に流れる電流Iに等しい電流がこれらのトランジスタQ
53,Q54に流れることになる。電流ミラーCM4はコンデン
サC1を含んでいる。このコンデンサC1は位相補償用のコ
ンデンサである。第23図のように電圧調整回路48の出力
をグレード制御回路51の入力Vcにフィードバックした際
の発振はこのコンデンサC1で防止できる。
Grade Control circuit 51 is a circuit for changing the current I in accordance with the control voltage V c given. The grade control circuit 51 has a current mirror CM 4 serving as a current source. The current mirror CM 4 and the transistors Q 53 and Q 54 serving as current sources for the membership function circuit 31 a and the current mirror CM 4 serving as a current source for the membership function circuit 31 b are provided. transistors Q 53, Q 54 constitute a multi-current mirror. Therefore, the current mirror CM
4 is equal to the current I flowing through these transistors Q
It will flow to 53, Q 54. Current mirror CM 4 contains a capacitor C 1. The capacitor C 1 is a capacitor for phase compensation. Oscillation when the feedback input V c of the grade control circuit 51 the output of the voltage regulator circuit 48 as Figure 23 can be prevented by the capacitor C 1.

この電流ミラーCM4はもう1つの電流ミラーCM5を駆動
する。この電流ミラーCM5の一方のトランジスタのコレ
クタには抵抗Roが接続されている。この抵抗Roに電流I
が流れることにより,VR=IRoの電圧が現われる。
Driving the current mirror CM 4 Hamou one current mirror CM 5. Resistor R o it is connected to the collector of one transistor of the current mirror CM 5. The current I passes through this resistor Ro.
By flows, voltage of V R = IR o appears.

グレード制御回路51には差動回路65とこれを駆動する
電流源CSoとが設けられている。差動回路65は2つのト
ランジスタQ71,Q72を含みそれらのエミッタは等しい値
の2つの抵抗R23,R24によって接続され,この2つの抵
抗の接続点が電流源CSoの出力側に接続されている。一
方のトランジスタQ71のベースには制御電圧Vcが与えら
れ,他方のトラジスタQ72のベースには上記の電圧VR
与えられている。これらの電圧VcとVRとが等しい場合に
は電流ミラーCM3によって両トランジスタQ71,Q72に等し
い電流が流れる。
A current source CS o for driving the differential circuit 65 to the grade control circuit 51 is provided. Differential circuit 65 whose emitters includes two transistors Q 71, Q 72 are connected by two resistors R 23, R 24 equal value, the connection point of the two resistors to the output side of the current source CS o It is connected. The base of one transistor Q 71 is given control voltage V c, the above voltage V R is applied to the base of the other Torajisuta Q 72. If with these voltage V c and V R equal current flows equal to the transistors Q 71, Q 72 by the current mirror CM 3 in.

電圧VcとVRとが等しくない場合には両トランジスタに
流れる電流I1とI2には差が生じる。電流ミラーCM3は両
トランジスタQ71とQ72とに等しい電流を流すように働く
ので,電流I1とI2の差の電流は,トランジスタQ72のコ
レクタ側に接続されたトランジスタQ73のベースに流
れ,トランジスタQ73のエミッタにその差の電流増幅率
β倍の電流が流れる。トランジスタQ73のエミッタはツ
ェナー・ダイオードZDを介して電流ミラーCM4に接続さ
れているので,電流ミラーCM4に流れる電流が変化す
る。この電流変化は抵抗Roに流れる電流Iの変化として
現われ,電圧VRが制御電圧Vcに等しくなるように作用す
る。ツェナー・ダイオードZDはトランジスタQ73のエミ
ッタに適当な電位を与えるためのものであり,トランジ
スタを複数個設けることによりこれに代えてもよい。
The difference occurs in the current I 1 and I 2 flowing through both transistors when the the voltage V c and V R unequal. Since the current mirror CM 3 serves to flow a current equal to the two transistors Q 71 and Q 72, the current difference between the currents I 1 and I 2, the base of the transistor Q 73 which is connected to the collector of the transistor Q 72 the flow, the emitter current amplification factor β times the current of the difference of the transistor Q 73 flows. Since the emitter of the transistor Q 73 is connected to a current mirror CM 4 through the Zener diode ZD, the current flowing through the current mirror CM 4 changes. This current change is manifested as a change of the current I flowing through the resistor R o, the voltage V R acts to be equal to the control voltage V c. Zener diode ZD is for imparting a suitable potential to the emitter of the transistor Q 73, may be alternatively by providing a plurality of transistors.

電圧VcとVRとの差をΔV,R23=R24=rcとする電流I,電
圧VRは次式で与えられる。
The current I and the voltage V R where the difference between the voltage V c and V R is ΔV, R 23 = R 24 = r c are given by the following equations.

I=(1/re)・β・ΔV VR=Ro・I=(1/rE)・β・Ro・ΔV =(1/re)・β・Ro(Vc−VR) したがって, VR=[(1/re)・β・Ro/{1+ (1/re)・β・Ro}]・Vc ここで(1/re)・β・Ro>>1とすると, VR=Vc となる。したがって,抵抗Rに流れる電流Iは I=Vc/Ro となる。 I = (1 / r e) · β · ΔV V R = R o · I = (1 / r E) · β · R o · ΔV = (1 / r e) · β · R o (V c -V R) Thus, V R = [(1 / r e) · β · R o / {1+ (1 / r e) · β · R o}] · V c where (1 / r e) · β · R If o >> 1, then V R = V c . Therefore, the current I flowing through the resistor R is I = Vc / Ro .

以上のようにして,制御電圧Vcによって電流Iが制御
され,メンバーシップ関数回路31a,31bのピーク電圧
が,第23図に示す単純加算回路46の出力電圧Vo2が基準
電圧Vo(ファジィ論理の1に相当)に等しくなるように
制御される。制御電圧Vcはすべてのルール・ボード50に
与えられているので,すべてのルール・ボード50におい
て上述の制御が行なわれる。
As described above, the control voltage is controlled current I by V c, the membership function circuit 31a, the peak voltage of 31b is, the output voltage V o2 is the reference voltage V o of the simple addition circuit 46 shown in FIG. 23 (Fuzzy (Equivalent to logic 1). Since the control voltage V c is applied to all rule board 50, the above control is performed in all rule board 50.

メンバーシップ関数回路31aまたは31bとグレード制御
回路51との組合せをグレード・コントローラブル・メン
バーシップ関数回路(GC−MFC)という。
The combination of the membership function circuit 31a or 31b and the grade control circuit 51 is called a grade controllable membership function circuit (GC-MFC).

この実施例とはとくに関係ないが,各ルール・ボード
ごとにグレード・コントローラブル・メンバーシップ関
数回路のピーク値を制御する場合には,単純加算回路46
の出力電圧7Vo2(Vc)を各ルール・ボードにフィードバ
ックしないようにする。そして,重み付き加算回路42の
出力電圧Vo1を第(4)式にしたがって単純加算回路46
の出力電圧Vo2によって除算して最終的な非ファジィ出
力を得るようにする。
Although not particularly related to this embodiment, when controlling the peak value of the grade controllable membership function circuit for each rule board, the simple addition circuit 46 is used.
Output voltage 7V o2 (V c ) should not be fed back to each rule board. Then, the output voltage Vo1 of the weighted addition circuit 42 is calculated by the simple addition circuit 46 according to the equation (4).
Divided by the output voltage V o2 so as to obtain a final non-fuzzy output.

(3)代数積規則に基づくファジィ・コントローラ 次にグレード・コントローラブル・メンバーシップ関
数回路(以下GC−MFCという)の応用例の1つである代
数席規則に基づくスイープ・タイプのファジィ・コント
ローラについて説明する。
(3) Fuzzy controller based on algebraic product rule Next, a sweep-type fuzzy controller based on algebraic rule, which is one of the applications of the grade controllable membership function circuit (hereinafter referred to as GC-MFC). explain.

最も簡単な例として,1つのインプリケーション(制御
則)が存在し,そのインプリケーションの前件部に1つ
のファジィ命題が含まれている場合について考える。第
15図に示すスイープ・タイプのコントローラでは,ファ
ジィ推論合成演算としてMIN演算が用いられている(MIN
回路38)。ここで述べるファジィ・コントローラはファ
ジィ推論合成演算として代数席(いわゆる掛算)を用い
るものである。
As the simplest example, let us consider a case where there is one implication (control rule) and the antecedent of that implication contains one fuzzy proposition. No.
In the sweep type controller shown in Fig. 15, MIN operation is used as fuzzy inference synthesis operation (MIN
Circuit 38). The fuzzy controller described here uses an algebraic seat (so-called multiplication) as a fuzzy inference synthesis operation.

第27(A)図を参照して,2つのGC−MFC 31GC,33CGが
設けられている。このGC−MFCは第24図に示すメンバー
シップ関数回路(MFC 1a)31aとグレード制御回路51と
を組合せたものである。一方のGC−MFC31CGには確定値
入力Vxが与えられる。またラベル電圧VLAが設定され
る。この回路31GCのグレード制御電圧(第24図のVcに対
応)としては一定電圧Vcが与えられる。もちろん,この
制御電圧Vcを必要に応じて(たとえば後述する重み付け
をするために)変えるようにしてもよい。制御電圧Vc
一定とした場合にはGC−MFC 31GCに代えてメンバーシッ
プ関数回路(第24図において回路31aのトランジスタ
Q53,Q54に定電流源により一定電流を流す)を用いるこ
ともできる。
Referring to FIG. 27 (A), two GC-MFCs 31GC and 33CG are provided. This GC-MFC is a combination of a membership function circuit (MFC 1a) 31a and a grade control circuit 51 shown in FIG. On one of GC-MFC31CG given a definite value input V x. Also, a label voltage VLA is set. The grade control voltage for the circuit 31GC (corresponding to V c of FIG. 24) is given a constant voltage V c. Of course, (to the weighting, for example to be described later) as necessary for the control voltage V c may be changed. Membership function circuit in place of the GC-MFC 31GC is when a control voltage V c is constant (transistor circuit 31a in Figure 24
A constant current is supplied to the transistors Q 53 and Q 54 by a constant current source).

他方のGC−MFC 33GCには,その入力(第24図のVxに対
応)としてタイミング回路60からスイープ信号SWが与え
られる。またグレード制御電圧(Vcに対応)として,前
段のGC−MFC 31GCの出力電圧VA(第24図の出力電圧VA1
に対応)が与えられる、この回路33GCにも固有のラベル
電圧VLBが設定されている。
The other GC-MFC 33GC, sweep signal SW is supplied from the timing circuit 60 as its input (corresponding to V x of FIG. 24). The grade control voltage as (V corresponding to c), preceding GC-MFC 31GC of the output voltage V A (first 24 Figure output voltage V A1
Support) is applied to a unique label voltage V LB are set in the circuit 33GC.

上述のようにグレード制御電圧はGC−MFCにおけるグ
レード(ピーク値)を設定するものである。GC−MFC 33
GCのグレード制御電圧としてGC−MFC 31GCの出力電圧VA
が与えられているから,GC−MFC 33GCからは出力電圧VA
に相当する値が乗じられた,時間軸上に分布したメンバ
ーシップ関数を表わす出力VBが得られることになる。す
なわち,代数積のファジィ推論演算が行なわれる。
As described above, the grade control voltage sets the grade (peak value) in the GC-MFC. GC-MFC 33
GC-MFC 31 GC output voltage V A as GC grade control voltage
From the GC-MFC 33GC, the output voltage V A
The corresponding values were multiplied by, so that the output V B representing the membership function distributed on the time axis is obtained. That is, a fuzzy inference operation of an algebraic product is performed.

GC−MFC 33GCの出力電圧VBは次に重心決定回路36SWに
与えられ,その重心を表わす電圧Vwが作成され,このフ
ァジィ・コントローラの確定出力となる。
Output voltage V B of the GC-MFC 33GC is then applied to the center of gravity determination circuit 36SW, a voltage V w is created to represent the center of gravity, a definite output of the fuzzy controller.

複数のインプリケーションが存在する場合には,第15
図に示すファジィ・コントローラと同じように,2つのGC
−MFC 31GC,33GCからなる回路をインプリケーションの
数用意し,それらの出力のMAX演算を行ない,このMAX演
算結果をデファジファイア(重心決定回路)で非ファジ
ィ化すればよい。
If there are multiple implications, the fifteenth
As with the fuzzy controller shown in the figure, two GC
A circuit consisting of MFC 31GC and 33GC is prepared for the number of implications, the MAX operation of those outputs is performed, and the MAX operation result may be defuzzified by a defuzzifier (center-of-gravity determining circuit).

1つのインプリケーションの前件部に2個のファジィ
命題が存在する場合には,第16図に示すMINまたはMAX回
路24aの出力をGC−MFC 33GCのグレード制御電圧として
与え,このGC−MFC 33GCをインプリケーションの後件部
のメンバーシップ関数回路とすればよい3個以上のファ
ジィ命題がある場合も同じである。2個以上のファジィ
命題を前件部にもつインプリケーションが複数個存在す
る場合には,各GC−MFC 33GCの出力をMAX回路37(第15
図)に与えればよいのはいうまでもない。
If two fuzzy propositions exist in the antecedent part of one implication, the output of the MIN or MAX circuit 24a shown in FIG. 16 is given as a grade control voltage of the GC-MFC 33GC, and the GC-MFC 33GC Is the membership function circuit of the consequent of the implication. When there are a plurality of implications having two or more fuzzy propositions in the antecedent part, the output of each GC-MFC 33GC is output to the MAX circuit 37 (15th
Needless to say, it is only necessary to give the figure).

第27図(B)は代数積規則に基づくパラレル・タイプ
のファジィ・コントローラの例を示すものである。第27
図(A)との対比で説明すると,GC−MFC 33GCに代え
て,後に詳述するグレード・コントローラブル・メンバ
ーシップ関数発生回路GC−MFG 13GCが用いられ,前段の
GC−MFC 31GCの出力がこのGC−MFG 13GCのグレード制御
電圧Vcとして与えられる。GC−MFG 13GCの出力はデファ
ジファイア15に与えられ,トランケーション回路は不要
となる。このコントローラもまたはMAX回路16を用いれ
ば複数のインプリケーションが存在する場合に拡張可能
であり,また第14図に示すMINまたはMAX回路24aの出力
を制御電圧VcとしてGC−MFG13GCに与えることによりイ
ンプリケーションの前件部に2個またはそれ以上のファ
ジィ命題が存在する場合にも適用可能なように拡張でき
る。
FIG. 27 (B) shows an example of a parallel type fuzzy controller based on the algebraic product rule. 27th
Explaining in comparison with FIG. (A), instead of the GC-MFC 33GC, a grade controllable membership function generator GC-MFG 13GC, which will be described in detail later, is used.
The output of the GC-MFC 31GC is provided as Grade Control voltage V c of the GC-MFG 13GC. The output of the GC-MFG 13GC is given to the defuzzifier 15 and the truncation circuit is not required. This controller can also be expanded if there are multiple implications by using the MAX circuit 16, or by applying the output of the MIN or MAX circuit 24a shown in FIG. 14 as the control voltage Vc to the GC-MFG13GC. It can be extended to be applicable even when two or more fuzzy propositions exist in the antecedent part of the application.

第27図(A)における重心決定回路36SWの一例につい
て第28図および第29図を参照して簡単に説明しておく。
第28図は重心決定回路36SWの一構成例を,第29図はこの
重心決定回路を含む第27図に示すファジィ・コントロー
ラの動作を示す波形図である。スイープ・タイプのファ
ジィ・コントローラにおいては推論結果を表わす電圧信
号は時間軸上で表現される。ファジィ推論はスイープ信
号SWの各周期τごとに行なわれ,2周期2τで1回の重心
決定動作が行なわれる。したがって,2周期2τの間,入
力電圧Vxは一定に保持される。スイープ信号SWの時間軸
をTとし,推論結果を表わす電圧VB(t)の局部的な時
間変数をtとする。時間tの原点はたとえばスイープ信
号SWがゼロクロスする点である。
An example of the center of gravity determination circuit 36SW in FIG. 27 (A) will be briefly described with reference to FIGS. 28 and 29.
FIG. 28 is an example of a configuration of the center of gravity determination circuit 36SW, and FIG. 29 is a waveform diagram showing the operation of the fuzzy controller shown in FIG. 27 including the center of gravity determination circuit. In the sweep type fuzzy controller, a voltage signal representing an inference result is expressed on a time axis. The fuzzy inference is performed for each period τ of the sweep signal SW, and one operation of determining the center of gravity is performed in two periods 2τ. Thus, during two periods 2.tau, the input voltage V x is held constant. Let T be the time axis of the sweep signal SW, and let t be a local time variable of the voltage V B (t) representing the inference result. The origin of the time t is, for example, a point where the sweep signal SW crosses zero.

第9図を参照して説明したように,推論結果B′の重
心位置は関数B′=μ(t)の面積を時間軸上で左右
(前後)に2分する時点である。第1の周期において出
力される推論結果B′の面積S0が求められる。次に第2
の周期において,推論結果B′の面積を求めるための積
分動作が時間軸上で行なわれ,この積分値が丁度S0/2と
なったときの時点twが重心位置を表わすことになる。す
なわち,推論結果B′の重心は,上記積分値がS0/2にな
ったときの時間軸t上における時刻,またはそのときの
時間軸T上における時刻もしくはその時のスイープ信号
SWの位相によって表現される。スイープ信号SWのこの位
相は,さらにそれに対応するスイープ信号SWの電圧Vw
して表現される。したがってこの電圧Vwが推論結果B′
の確定出力として重心決定回路36SWから出力される。
As described with reference to FIG. 9, the position of the center of gravity of the inference result B 'is the time when the area of the function B' = μ (t) is divided into two on the time axis, left and right (front and back). The area S 0 of the inference result B ′ output in the first cycle is obtained. Then the second
In the period of the integral operation for obtaining the area of the inference result B 'is performed on a time axis, the time t w when the integrated value just becomes S 0/2 is to represent the center of gravity position. That is, the center of gravity of the inference result B ', the time on the time axis t when the integration value becomes S 0/2 or time or sweep signal at this time on the time axis T at that time,
Expressed by the phase of SW. This phase of the sweep signal SW is further represented as a voltage V w of the sweep signal SW corresponding thereto. Therefore, this voltage Vw is the inference result B '
Is output from the center-of-gravity determining circuit 36SW.

第28図および第29図を参照して,上記の面積を求める
積分動作はコンデンサへの充電によって実現でき,充電
電圧が積分値を表わす。静電容量が2C0(C0はある値)
のコンデンサC11と,静電容量がその1/2であるC0のコン
デンサC12とが設けられている。推論結果を表わす電圧
信号VBは電圧/電流変換回路63でその電圧に対応する電
流IBに変換され,切換スイッチ64に与えられる。切換ス
イッチ64は電流IBをコンデンサC11に流入させるかコン
デンサC12に流入させるかを切換えるものであって,切
換制御信号SCによって制御される、切換制御信号SCはタ
イミング回路60から出力され,第1周期においてHレベ
ル,第2周期においてLレベルとなり,これを2周期2
τで繰返す。
Referring to FIGS. 28 and 29, the above-described integration operation for obtaining the area can be realized by charging the capacitor, and the charging voltage represents the integrated value. Capacitance is 2C 0 (C 0 is a certain value)
And the capacitor C 11, the capacitance and the capacitor C 12 of the C 0 is provided as a half thereof. Voltage signal V B representing the inference result is converted into a current I B corresponding to the voltage at the voltage / current converting circuit 63 is supplied to the change-over switch 64. Changeover switch 64 is a one to switch whether to flow into the current I B in the capacitor C 12 or to flow into the capacitor C 11, is controlled by the switch control signal SC, the switching control signal SC is outputted from the timing circuit 60, It becomes H level in the first cycle and L level in the second cycle.
Repeat with τ.

第1周期においては入力電流IBはコンデンサC11に与
えられ,コンデンサC11に充電される。第1周期が終了
したときのコンデンサC11の電圧V1が上記の面積S0を表
わし,これはコンパレータ65の負入力端子に与えられ
る。第2周期においては,電流IBは切換スイッチ64を経
てコンデンサC12に流入する。コンデンサC12の容量はコ
ンデンサC11の容量の半分であるから,コンデンサC11
充電電荷の半分の電荷がコンデンサC12に充電されたと
きに(これは積分された面積がS0/2になったことを意味
する),コンデンサC12の電圧V2はコンデンサC11の電圧
V1と等しくなる。コンデンサC12の電圧はコンパレータ6
5の正入力端子に与えられる。したがって,コンパレー
タ65の出力V0が立上った時点が重心を表わす時点twであ
るということになる。第2周期が終了したときに,タイ
ミング回路60から発生するリセット信号PRによってオン
とされるスイッチ61,62によってコンデンサC11,C12の電
荷は放電される。
In the first cycle the input current I B is applied to the capacitor C 11, is charged in the capacitor C 11. Voltage V 1 of the capacitor C 11 at the time when the first period has ended represents the area S 0 of the above, which is provided to the negative input terminal of the comparator 65. In the second period, the current I B flows into the capacitor C 12 through the switch 64. Since the capacitance of the capacitor C 12 is a half of the capacitance of the capacitor C 11, an area (which is which is integrated when the half of the charge of the charging electric charge of the capacitor C 11 is charged in the capacitor C 12 is the S 0/2 it means that the), the voltage V 2 of capacitor C 12 is the voltage of the capacitor C 11
V equals 1 . Voltage of the capacitor C 12 is comparator 6
5 positive input terminal. Therefore, it comes to the time when the output V 0 which comparator 65 is up standing is the time t w representing the center of gravity. When the second cycle ends, the charges of the capacitors C 11 and C 12 are discharged by the switches 61 and 62 which are turned on by the reset signal PR generated from the timing circuit 60.

コンパレータ65の出力電圧Voは次にこの信号V0の立上
りを件内し,この立上りの時点twをそれに対応するスイ
ープ信号SWの電圧Vwに変換する回路に送られる。信号V0
の立上りが微分回路66で検出され,さらにこの立上り検
出パルスは単安定マルチバイブレータ等によって一定幅
の単一パルス信号SDに変換されて出力される。このパル
ス信号SDのパルス幅は後述するコンデンサCcに充電する
のに充分な時間であればよく,できるだけ短い方が好ま
しい。パルス信号SDはアナログ・スイッチ67を制御する
ために用いられ,パルス信号SDのパルス幅の時間だけこ
のスイッチ67はオンする。するとこのスイッチ67に入力
しているスイープ信号SWによってコンデンサCcがこの信
号のそのときの電圧に等しくなるまで充電される。コン
デンサCcの電圧は次のパルス信号SDの発生時点まで保持
される。次のパルス信号SDによってスイッチ67がオンと
なったときに,スイープ信号SWの電圧がコンデンサCc
電圧よりも高ければスイープ信号SWの電圧に等しくなる
までコンデンサCcは充電され,低ければスイープ信号SW
の電圧に等しくなるまでコンデンサCcは放電される。こ
のようにして,コンデンサCcの電圧は常に決定された重
心位置を表わす。この電圧はたとえばFET入力演算増幅
器68を経て重心位置電圧Vwとして出力される。
Output voltage V o of the comparator 65 is then in the matter of the rise of the signal V 0, is sent to the time t w of the rise in the circuit for converting the voltage V w of the sweep signal SW corresponding thereto. Signal V 0
Is detected by a differentiating circuit 66, and this rising detection pulse is converted into a single pulse signal SD having a constant width by a monostable multivibrator or the like and output. The pulse width of the pulse signal S D may be any time sufficient to charge the capacitor C c to be described later, as short as possible it is preferable. The pulse signal SD is used to control the analog switch 67, and this switch 67 is turned on for the duration of the pulse width of the pulse signal SD . Then, the capacitor Cc is charged by the sweep signal SW input to the switch 67 until the voltage of the capacitor Cc becomes equal to the current voltage of the signal. The voltage of the capacitor Cc is held until the next pulse signal SD is generated. When the switch 67 by the next pulse signal S D is turned on, the capacitor C c to a voltage of the sweep signal SW is equal to the voltage of the Invite sweep signal SW higher than the voltage of the capacitor C c is charged, if low Sweep signal SW
Capacitor Cc is discharged until the voltage becomes equal to In this way, the voltage of the capacitor Cc always represents the determined position of the center of gravity. This voltage is output for example via an FET input operational amplifier 68 as the center-of-gravity position voltage V w.

第28図の回路による重心決定原理は,第1周期におい
て入力電流によってある容量2Coの第1のコンデンサに
充填し,次に,これに続く第2周期において,同じ入力
電流で第1のコンデンサの容量の1/2の容量coの第2の
コンデンサに充電していき,第2のコンデンサの電圧が
第1のコンデンサの電圧と等しくなった時点twを重心を
表わす時刻として検出するものである。静電容量が2Co
とCoの2つのコンデンサを用いる代わりに,静電容量が
等しい2つのコンデンサを用いることもできる。この場
合には推論結果の第2の積分動作において,入力電流の
2倍の電流を用いる。すなわちこのやり方は,入力電流
によってある容量の第1のコンデンサに充電し,次にこ
れの2倍の入力電流で第1のコンデンサの容量と同じ容
量の第2のコンデンサに充電していき第2のコンデンサ
の電圧が第1のコンデンサの電圧と等しくなった時点tw
を重心を表わす時刻として検出すればよい。電流の代わ
りに電圧を2倍にしてもよい。
Centroid determining principles according to the circuit of FIG. 28 is filled into the first capacitor capacitance 2C o with the input current in the first cycle, then, in a second period following this, the first capacitor at the same input current the continue to charge the second capacitor half of the capacity c o capacity, which voltage of the second capacitor to detect when t w that is equal to the voltage of the first capacitor as the time which represents the center of gravity It is. 2C o capacitance
And instead of using two capacitors C o, it is also possible to use two capacitors capacitance are equal. In this case, a current that is twice the input current is used in the second integration operation of the inference result. That is, in this method, a first capacitor having a certain capacity is charged by an input current, and then a second capacitor having the same capacity as the first capacitor is charged by an input current twice as large. time t w the voltage of the capacitor becomes equal to the voltage of the first capacitor
May be detected as the time representing the center of gravity. The voltage may be doubled instead of the current.

(4)ルールごとに重み付けが可能なファジィ・コント
ローラ 第14図は,上述したように,前件部に2つのファジィ
命題をもつインプリケーション・ルール(制御則)が複
数個存在する場合のパラレル・タイプのファジィ・コン
トローラを示している。1つのインプリケーション・ル
ール(制御則)についてのファジィ推論は,2つのメンバ
ーシップ関数回路31a,31bと1つのメンバーシップ関数
発生回路13の出力を入力とする1つのファジィ推論合成
回路14aによって実行される。この回路31a,31b,13およ
び14aのまとまりをルール・ボードということにする。
(4) Fuzzy controller capable of assigning weights to each rule Fig. 14 shows a parallel controller when there are multiple implication rules (control rules) having two fuzzy propositions in the antecedent part, as described above. 1 shows a fuzzy controller of the type. Fuzzy inference for one implication rule (control rule) is executed by one fuzzy inference synthesizing circuit 14a to which the outputs of two membership function circuits 31a and 31b and one membership function generating circuit 13 are input. You. A group of these circuits 31a, 31b, 13 and 14a is called a rule board.

複数のインプリケーション・ルール(制御則)の存在
を前提とするファジィ推論において,すべてのインプリ
ケーション・ルールが常に同じ重要性をもっているとは
限らない。中にはきわめて重要なインプリケーションも
存在するであろうし,あまり重要でないものも存在する
であろう。そこで,インプリケーション・ルール(制御
則)に重要度に応じて重み付けをすることにする。この
重み付けはルール・ボードことに行なわれる。重み付け
は前件部と後件部の両方のメンバーシップ関数のグレー
ド(ピーク値)を同時に制御することにより行なわれ,
重要度の高いものは高いグレードに設定される。1つの
ルール・ボードに属するメンバーシップ関数回路とメン
バーシップ関数発生回路とには同じ重みが付けられる,
すなわち前件部と後件部のメンバーシップのピークは同
じ値に設定される。
In fuzzy inference on the premise that there are multiple implication rules (control rules), not all implication rules always have the same importance. Some of the implications will be very important and others will be less important. Therefore, the implication rules (control rules) are weighted according to their importance. This weighting is performed on the rule board. Weighting is performed by simultaneously controlling the grade (peak value) of the membership function of both the antecedent and consequent parts,
Those with higher importance are set to higher grades. The same weight is assigned to the membership function circuit and the membership function generation circuit belonging to one rule board.
That is, the peak of the membership of the antecedent and the consequent is set to the same value.

メンバーシップ関数回路のメンバーシッ関数に重み付
けをするために上述したグレード・コントローラブル・
メンバーシップ関数回路(GC−MFC)が用いられる。メ
ンバーシップ関数発生回路から発生するメンバーシップ
関数に重み付けをするために,以下に述べるグレード・
コントローラブル・メンバーシップ関数発生回路(GC−
MFG)が用いられる。このようなGC−MFCとGC−MFGを用
いて第14図のファジィ・コントローラの1つのルール・
ボードRを書き直した回路が第30図に示されている。第
30図において,第14図のメンバーシップ関数回路31a,31
b,メンバーシップ関数発生回路13がGC−MFC 31GCa,31GC
b,GC−MFG 13GCに置きかえられている他は第14図に示す
1つのルール・ボードと全く同じである。GC−MFC 31GC
a,31GcbとGC−MFG 13GCの最大グレード(メンバーシッ
プ関数のピークノ値)は1つのグレード制御電圧Vcによ
って全く同じになるように制御される。この制御電圧Vc
は外部からマニュアルで設定するようにしても,ファジ
ィ・コントローラを用いた制御対象についての学習結果
に応じてディジタル・コンピュータ等によって調整する
ようにしてもよい。
To control the weight of the membership function of the membership function circuit,
A membership function circuit (GC-MFC) is used. To weight the membership functions generated from the membership function generator,
Controllable membership function generator (GC-
MFG) is used. Using such GC-MFC and GC-MFG, one rule of the fuzzy controller of FIG.
The rewritten circuit of board R is shown in FIG. No.
In FIG. 30, the membership function circuits 31a and 31 shown in FIG.
b, Membership function generator 13 is GC-MFC 31GCa, 31GC
b, GC-MFG Except that it is replaced by 13GC, it is exactly the same as one rule board shown in FIG. GC-MFC 31GC
a, (Pikuno value of the membership function) up to grade 31Gcb and GC-MFG 13GC is controlled to be identical with one grade control voltage V c. This control voltage V c
May be manually set from the outside, or may be adjusted by a digital computer or the like in accordance with the learning result of the control target using the fuzzy controller.

GC−MFCにおいては制御電圧Vcは,第24図に示すGC−M
FC(グレード制御回路51とメンバーシップ関数回路31a
または31bとの組合せにより構成される)において制御
電圧Vcの代わりに与えられる。GC−MFGについては以下
に述べる。
Control voltage V c in GC-MFC is, GC-M shown in FIG. 24
FC (grade control circuit 51 and membership function circuit 31a
Or given to the place of the control voltage V c in composed) by a combination of 31b. GC-MFG is described below.

第31図において,GC−MFG 73は,複数の信号ライン上
に所定の電圧分布を発生する電圧分布発生回路74,発生
した電圧分布を所定の電力信号ライン上に送り出すため
のスイッチ・アレイ75および与えられるラベルを表わす
コードを解読してスイッチ・アレイ75のスイッチを制御
するデコーダ76から構成されている。電圧分布発生回路
74から発生する電圧分布の形はあらかじめ定められてい
るが,この電圧分布の出力信号ライン上の位置がデコー
ダ76の出力によって制御されるスイッチ・アレイ75によ
って変化させられる。したがって,与えられたラベルに
対応したメンバーシップ関数を表わす電圧分布が出力ラ
インに現われる。電圧分布発生回路74で発生する電圧譜
グレード(電圧値)がグレード制御信号Vcによって調整
される。
In FIG. 31, a GC-MFG 73 includes a voltage distribution generating circuit 74 for generating a predetermined voltage distribution on a plurality of signal lines, a switch array 75 for sending out the generated voltage distribution on a predetermined power signal line, and It comprises a decoder 76 which decodes a code representing a given label and controls the switches of the switch array 75. Voltage distribution generator
The shape of the voltage distribution generated from 74 is predetermined, but the position of this voltage distribution on the output signal line is varied by a switch array 75 controlled by the output of decoder 76. Therefore, a voltage distribution representing the membership function corresponding to the given label appears on the output line. Voltage score grade generated by the voltage distribution generator circuit 74 (voltage value) is adjusted by the grade control signal V c.

以下にいくつかのGC−MFGの具体例について説明する
が,ここでは7種類のメンバーシップ関数が発生する。
これらのメンバーシップ関数のラベルを上述したNL,NM,
NS,ZR,PS,PMおよびPLとする。また,メンバーシップ関
数の変数の領域における点の数(ファジィ集合の要素の
数に対応)は25に制限されているものとする。したがっ
て,メンバーシップ関数発生回路の出力端子25個であ
る。
Some specific examples of GC-MFG will be described below. Here, seven types of membership functions are generated.
Label these membership functions with NL, NM,
NS, ZR, PS, PM and PL. It is also assumed that the number of points (corresponding to the number of elements of the fuzzy set) in the variable area of the membership function is limited to 25. Therefore, there are 25 output terminals of the membership function generation circuit.

第32図および第33図は,スイッチ・アレイとしてスイ
ッチ・マトリクスを使用したGC−MFGの例を示してい
る。第32図において,GC−MFGの0〜24まで番号が付けら
れた出力端子の下方に,これらの出力端子から出力され
る7種類のメンバーシップ関数が図示されている。
FIG. 32 and FIG. 33 show examples of GC-MFG using a switch matrix as a switch array. In FIG. 32, below the output terminals numbered from 0 to 24 of the GC-MFG, seven types of membership functions output from these output terminals are illustrated.

出力されるファジィ・メンバーシップ関数の値は,簡
単のために4レベルに量子化されている。この4レベル
は0,Vc1,Vc2,Vc3=Vcであり,制御電圧Vcの最大値はた
とえば5Vである。これらの4つのレベルの電圧は電圧分
布発生回路74Aにおいてつくられる。この回路74Aは直列
に接続された3個の抵抗71を含み,この抵抗回路に制御
電圧Vcが印加され,抵抗71の接続点の電圧がVc1,Vc2
なる。したがって,Vc1=Vc/3,Vc2=2Vc/3となる。この
電圧分布発生回路74Aから第32図で斜めに引かれた5本
の電圧ラインV2がのびており,中央のラインには電圧V
c3が,その両側のラインには電圧Vc2が,最も外側の2
本のラインには電圧Vc1がそれぞれ与えられている。
The output value of the fuzzy membership function is quantized into four levels for simplicity. The four levels are 0, V c1, V c2, V c3 = V c, the maximum value of the control voltage V c is, for example, 5V. These four levels of voltages are generated in voltage distribution generating circuit 74A. The circuit 74A comprises three resistors 71 connected in series, the control voltage V c to the resistance circuit is applied, the voltage at the connection point of the resistor 71 is V c1, V c2. Therefore, V c1 = V c / 3, V c2 = 2V c / 3. Five voltage lines V2, which are obliquely drawn in FIG. 32, extend from the voltage distribution generating circuit 74A.
c3 , the voltage Vc2 on the lines on both sides, and the outermost 2
Each of the lines is supplied with a voltage Vc1 .

デコーダ76Aは1オブ8デコーダである。このデコー
ダ76Aにはラベルを表わす3ビット(c1,c2,c3)のバイ
ナリィ信号が入力している。デコーダ76Aはこの入力信
号の表わすコードに応じて8つの出力端子のいずれかに
Hレベルの信号を出力する。8つの出力端子は,指定な
しおよび上述の7種類のラベルに対応している。たとえ
ば,入力コード信号が000のときには指定なしの出旅端
子に,001のときにはNLの出力端子にそれぞれHレベルの
信号が出力される。これらの出力端子からは,指定なし
の出力端子を除いて,第32図に水平なラインで示された
信号ランインSLがのびている。
The decoder 76A is a 1-of-8 decoder. A 3-bit (c 1 , c 2 , c 3 ) binary signal representing a label is input to the decoder 76A. Decoder 76A outputs an H-level signal to one of eight output terminals according to the code represented by the input signal. The eight output terminals correspond to no designation and the seven types of labels described above. For example, when the input code signal is 000, an H-level signal is output to an undesignated departure terminal, and when the input code signal is 001, an H-level signal is output to an NL output terminal. From these output terminals, signal run-in SL indicated by horizontal lines in FIG. 32 is extended except for output terminals not specified.

スイッチ・マトリクス75Aにおいて,電圧ラインVLと
信号ラインSLの所定の交差点から25の出力端に出力ライ
ンOLがのびている。これらの交差点に小さな正方形で示
された信号75aは,第33図に示されているように,電圧
ラインVLと出力ラインOLとの間に設けられかつ信号ライ
ンSLの電圧によってオン,オフ制御されるスイッチであ
り,たとえばMOS FETで構成される。1本の出力ラインO
Lに2つ以上のスイッチ75aを設けてももちろんよい。各
出力ラインOLはその出力端子側において抵抗75bをそれ
ぞれ介して接地されている。
In the switch matrix 75A, an output line OL extends from a predetermined intersection of the voltage line VL and the signal line SL to 25 output terminals. The signal 75a indicated by a small square at these intersections is provided between the voltage line VL and the output line OL, and is turned on and off by the voltage of the signal line SL, as shown in FIG. The switch is composed of, for example, a MOS FET. One output line O
Of course, L may be provided with two or more switches 75a. Each output line OL is grounded on its output terminal side via a resistor 75b.

以上の構成において,あるメンバーシップ関数のラベ
ルがデコーダ76Aに与えられると,信号ラインSLのうち
そのラベルに対応するものにH(イネーブル)レベルの
信号が現われ,その信号ラインに設けられたスイッチ75
aがオンとなる。この結果,オンとなったスイッチ75aを
通して電圧分布発生回路74Aの各電圧が出力ラインOLを
経て対応する出力端子に現われるので,上記のメンバー
シップ関数を表わす電圧分布が出力されることになる。
そして,出力されるメンバーシップ関数のグレードは制
御電圧Vcによって変えられる。
In the above configuration, when a label of a certain membership function is given to the decoder 76A, an H (enable) level signal appears on a signal line SL corresponding to the label, and a switch 75 provided on the signal line is provided.
a turns on. As a result, each voltage of the voltage distribution generating circuit 74A appears at the corresponding output terminal via the output line OL through the switch 75a that is turned on, so that the voltage distribution representing the membership function is output.
The grade of the membership function outputted is varied by a control voltage V c.

第34図および第35図は,スイッチ・アレイとしてパス
・トランジスタ・アレイ75Bを用いたGC−MFGを示してい
る。
34 and 35 show a GC-MFG using a pass transistor array 75B as a switch array.

電圧分布発生回路74Bは,メンバーシップ関数を11の
レベルに量子化するために,10個の直列抵抗71からなる
分圧回路を有し,この分圧回路に制御電圧Vcが印加され
る。アース端子および抵抗の接続点にはファジィ真理値
電圧0,Vc1=Vc/10,Vc2=2Vc/10,…,Vc9=9Vc/10,Vc10
Vcが現われ,これらはファジィ真理値0,1/10,…,9/10お
よび1にそれぞれ対応する。これらの電圧Vc1〜Vc10
また制御電圧Vcによって可変である。またこの発生回路
74Bはラベル=ZRのメンバーシップ関数の値がプログラ
ムされたPROMを備えている。このPROMには,上記電圧源
およびグランドに接続された電源ラインVLと,パス・ト
ランジスタ・アレイ75Bを経て出力端子まで接続された
出力ラインOLとが設けられている。PROMは上下の2層の
Al層よりなり,第1層に出力ラインOLが,第2層には電
源ラインVLがそれぞれ形成されている。これら上下の2
層は絶縁層たとえば光感性ポリイミドによって絶縁され
ている。これらの層の交叉点にスルーホールを形成する
ことによってメンバーシップ関数の形がログラムされ
る。スルーホールはマスクROM技術を用いて形成するこ
とができるので,任意の形のメンバーシップ関数がプロ
グラムできる。ラインVLとラインOLとの結節点を示す黒
丸がスルーホールを示している。スルーホールが形成さ
れている点においてラインVLとラインOLとが接続され,
ファジィ真理値電圧がパス・トランジスタ・アレイ75B
に転送される。2つのラインVLとOLの結節点をフィール
ドROM技術,すなわち高電圧を印加することによって所
望の交点を絶縁破壊することによって短絡するようにし
てもよい。
Voltage distribution generator circuit 74B, in order to quantize the membership functions at the level of 11, has a voltage dividing circuit consisting of ten series resistors 71, the control voltage V c is applied to the voltage divider circuit. Ground terminal and the fuzzy truth value voltage to the connection point of the resistors 0, V c1 = V c / 10, V c2 = 2V c / 10, ..., V c9 = 9V c / 10, V c10 =
Appears V c, these fuzzy truth value 0,1 / 10, ..., corresponding respectively to the 9/10 and 1. These voltages V c1 ~V c10 is also variable by a control voltage V c. Also this generation circuit
The 74B has a PROM programmed with the value of the label = ZR membership function. This PROM is provided with a power supply line VL connected to the voltage source and the ground, and an output line OL connected to an output terminal via a pass transistor array 75B. PROM has two layers, upper and lower
An output layer OL is formed on the first layer, and a power supply line VL is formed on the second layer. These upper and lower 2
The layers are insulated by an insulating layer such as photosensitive polyimide. By forming through holes at the intersections of these layers, the shape of the membership function is programmed. Since the through-holes can be formed using mask ROM technology, any form of membership function can be programmed. A black circle indicating a node between the line VL and the line OL indicates a through hole. The line VL and the line OL are connected at the point where the through hole is formed,
Fuzzy truth voltage is pass transistor array 75B
Is forwarded to The node between the two lines VL and OL may be short-circuited by field ROM technology, that is, by applying a high voltage to break down the desired intersection.

パス・トランジスタ・アレイ75Bは,電圧分布発生回
路74Bからのびた出力ラインOL,デコーダ76Bの7つの出
力端子に接続された信号ラインSL,これらのラインの交
点の電圧を左または右に4ディジットまたは8ディジッ
ト分だけシフトさせるための斜めのラインBL,ならびに
信号ラインSLと出力ラインOLおよび斜めラインBLとの交
点にそれぞれ設けられ,かつ信号ラインSLの電圧によっ
て制御されるスイッチング素子,PMOS FET 75cから構成
されている。このスイッチング素子75cの接続の様子は
第35図に示されている。デコーダ76Bに接続された7本
の信号ラインSLまたそれらのラインによって制御される
スイッチング素子の列をそれぞれスイッチ列S1,S2,…S7
とする。S1〜S7はこれらのラインSLの上の信号をさすと
きもある。
The pass transistor array 75B outputs the output line OL extending from the voltage distribution generating circuit 74B, the signal line SL connected to the seven output terminals of the decoder 76B, and the voltage at the intersection of these lines to the left or right by four digits or eight. Includes a diagonal line BL for shifting by the digit, a switching element provided at the intersection of the signal line SL with the output line OL and the diagonal line BL, and a PMOS FET 75c controlled by the voltage of the signal line SL. Have been. The state of connection of the switching element 75c is shown in FIG. Each switch array rows of switching elements controlled by the connected seven signal lines SL also those lines to the decoder 76B S 1, S 2, ... S 7
And S 1 to S 7 sometimes refer to signals on these lines SL.

スイッチ列S1は電圧分布発生回路74Bにプログラムさ
れたメンバーシップ関数を4ディジット左にシフト,ス
イッチ列S3,S4およびS6は4ディジット右に,8ディジッ
ト左におよび8ディジット右にそれぞれシフトする。ス
イッチ列S2およびS5はプログラムされたメンバーシップ
関数を右または左にシフトするものではなく,それを出
力端子に直接に送り出す。スイッチ列S7は接地されたス
イッチ・アレイであって,このスイッチS7がオン,他の
スイッチS1〜S6がオフのときにすべての出力端子をグラ
ンド・レベルに落とす。
Switch array S 1 is shifted membership function programmed in the voltage distribution generator circuit 74B to 4 digits left, the switch rows S 3, S 4 and S 6 are 4 digits right, respectively left 8 digits and 8 digits right shift. Switch array S 2 and S 5 is not to shift the programmed membership function to the right or left, directly sends the output terminal thereof. Switch array S 7 is a switch array, which is grounded, dropping the switch S 7 is turned on, all the output terminals to the ground level when the other switch S 1 to S 6 is turned off.

メンバーシップ関数のラベルと信号S1〜S7のバイナリ
ィ・レベルとの関係が第36図に示されている。デコーダ
76Bは,入力する3ビットのバイナリィ信号c1,c2,c3(0
Vまたは+5V)を第36図に示すテーブルにしたがって7
ビットのバイナリィ信号S1〜S7(−5V「Lレベル」また
は+5V「Hレベル」)に変換するものであり,具体的に
は第37図に示されるようにNANDゲート77にインバータ78
との組合せから構成される。
Relationship between Bainaryi level of membership functions of the label and the signal S 1 to S 7 are shown in Figure 36. decoder
76B is a 3-bit binary signal c 1 , c 2 , c 3 (0
V or + 5V) according to the table shown in FIG.
The bit signals are converted into binary signals S 1 to S 7 (−5 V “L level” or +5 V “H level”). Specifically, as shown in FIG.
It consists of a combination with

たとえば,入力したラベルがPLの場合には,スイッチ
列S3とS6がオンになる。電圧分布発生回路74Bにプログ
ラムされたメンバーシップ関数は,スイッチ列S3を通し
て4ディジット右にシフトされ,さらにスイッチ列S6
通して8ディジット右にシフトされる、したがって,プ
ログラムされたメンバーシップ関数は12ディジット右に
シフトされ,出力端子に現われるメンバーシップ関数は
PL(正の大きな値)となる。
For example, the label you entered is in the case of PL, the switch rows S 3 and S 6 are turned on. The membership function programmed in the voltage distribution generator circuit 74B, is shifted through the switch row S 3 to 4 digits right, is further shifted to the 8 digit right through the switch row S 6, therefore, the programmed membership function was 12 The membership function shifted to the right by the digit and appearing at the output terminal is
PL (large positive value).

第34図において,電圧分布発生回路74Bのグランド・
レベルに接続されたラインVLには,中央の25本の出力ラ
インOLに加えて,その左右において各12本ずつの出力ラ
インOLに平行なラインと斜めラインBLとが接続され,こ
れらのラインと信号ラインSLとの交点にスイッチ列S1,S
2,S3,S4,S6が設けられている。これは,プログラムされ
たメンバーシップ関数がどのようにシフトされようと,
グランド・レベルの信号を出力端子に確実に出力させる
ようにするためのものである。
In FIG. 34, the ground
The line VL connected to the level is connected to the center 25 output lines OL, and to the left and right, 12 lines each parallel to the output line OL and the oblique line BL are connected. At the intersection with the signal line SL, the switch rows S 1 and S
2 , S 3 , S 4 and S 6 are provided. This means that no matter how the programmed membership function is shifted,
This is to ensure that the ground level signal is output to the output terminal.

パス・トランジスタ・アレイ75Bはファジィ真理値電
圧(0〜5V)を減衰させることなく出力端子に通さなけ
ればならない。通常のPMOS回路では,もしファジィ真理
値電圧がPMOS FETのスレシホールド電圧よりも低いとき
には,PMOS FETは,ゲート電圧VG(デコーダの出力)が0
Vであれば,完全なオン状態にはならない。PMOS FETが
完全にオン状態となるようにするために,VGを−5V程度
にする必要がある。このために,上述したようにデコー
ダ76Bは−5V(L),+5V(H)をとる出力を発生する
ように構成されている。このような出力信号S1〜S7を発
生する第37図のデコーダを構成するNANDゲート77の一例
が第38図に示されている。
Pass transistor array 75B must pass the fuzzy truth voltage (0-5V) to the output terminal without attenuating. In a normal PMOS circuit, if the fuzzy truth value voltage is lower than the threshold voltage of the PMOS FET, the PMOS FET has a gate voltage V G (output of the decoder) of 0.
If it is V, it will not be completely on. To ensure that PMOS FET is fully on, there is a need to a V G to -5V about. To this end, as described above, the decoder 76B is configured to generate an output that takes -5V (L) and + 5V (H). An example of a NAND gate 77 constituting the decoder of Figure 37 for generating such an output signal S 1 to S 7 are shown in FIG. 38.

上述の説明では,ファジィ・メンバーシップ関数は山
形ないしは三角形状のものとして示されている。しかし
ながら,メンバーシップ関数としては種々のものが考え
られるし,必要に応じて異なる形のものを選択できるよ
うにしておくことが好ましい。
In the above description, the fuzzy membership functions are shown as chevron or triangular. However, various types of membership functions are conceivable, and it is preferable that a different type can be selected as needed.

第39図は,第32図に示されるタイプのGC−MFGに主に
適用可能な電圧分布発生回路であって,ファジィ・メン
バーシップ関数形を選択できるようにした回路を示して
いる。制御電圧Vcによって制御される分圧電圧Vc1〜Vc4
が現われる結節点に接続された電圧ラインVLに,山形な
いしは三角形状のファジィ・メンバーシップ関数形を表
わす電圧分布を出力するように結線された出力ラインOL
1と,台形状の関数形を表わす電圧分布を出力するよう
に結線された出力ラインOL2とが設けられている。これ
らのラインOL1,OL2にはそれぞれスイッチング素子,NMOS
FET70A,70Bが接続され,これらのスイッチング素子の
出力側においてラインOL1,OL2は出力端子に接続される
出力ラインOLに接続されている。スイッチング素子70B
は選択信号csによって直接に,素子70Aはインバータ79
を介してそれぞれ制御される。
FIG. 39 shows a voltage distribution generating circuit mainly applicable to a GC-MFG of the type shown in FIG. 32, in which a fuzzy membership function type can be selected. The partial pressure is controlled by a control voltage V c voltage V c1 ~V c4
The output line OL is connected to the voltage line VL connected to the node where appears, so as to output a voltage distribution representing a fuzzy membership function form of a mountain or triangle shape.
1 and an output line OL2 connected to output a voltage distribution representing a trapezoidal function form. These lines OL1 and OL2 have switching elements and NMOS
The FETs 70A and 70B are connected, and the lines OL1 and OL2 on the output side of these switching elements are connected to an output line OL connected to an output terminal. Switching element 70B
The directly by the selection signal c s, elements 70A inverter 79
Respectively.

選択信号csがLレベルの場合にはスイッチング素子70
Aがオンとなって,山形ないしは三角形状のメンバーシ
ップ関数形を表わす電圧が出力ラインOLに出力される。
逆に信号csがHレベルの場合には素子70Bがオンとなる
ので台形の関数形を表わす電圧が出力される。このよう
にして,ファジィ・メンバーシップ関数形を選択するこ
とが可能となる。
When the selection signal c s is at the L level, the switching element 70
When A is turned on, a voltage representing a chevron or triangular membership function form is output to the output line OL.
Conversely, when the signal cs is at the H level, the element 70B is turned on, so that a voltage representing a trapezoidal function is output. In this way, it is possible to select the fuzzy membership function form.

第39図の回路において,FET 70A,70Bのスレシホールド
値電圧をVTH(通常1V程度)とすれば,これらのFETを制
御する選択信号csのバイナリィ・レベルは,LレベルがV
TH以下,HレベルがVTH+5V以上であればよい。ここで5V
は,制御電圧Vcの最大電圧である。
In the circuit of the 39 figure, if FET 70A, the thread hold value voltage 70B and V TH (usually about 1V), Bainaryi-level selection signal c s to control these FET is, L level V
It suffices if it is below TH and the H level is above V TH + 5V. Where 5V
Is the maximum voltage of the control voltage V c.

電圧分布発生回路における発生電圧の分布形,すなわ
ちファジィ・メンバーシップ関数形は,上述した2つの
形のみならず,3つ以上の形をあらかじめ作成しておいて
これらのうちから1つを選択できるようにすることもで
きる。また,関数形の選択は第34図に示すGC−MFGにも
適用可能であるのはいうまでもない。
As for the distribution form of the generated voltage in the voltage distribution generation circuit, that is, the fuzzy membership function form, not only the above-mentioned two forms, but also three or more forms can be prepared in advance and one of them can be selected. You can also do so. It goes without saying that the selection of the function form is also applicable to the GC-MFG shown in FIG.

電圧分布発生回路は複数のライン上に分布した電圧信
号を発生する。したがって,1つの電圧分布発生回路の出
力電圧を複数のスイッチ・アレイ75に与えることが可能
である。第40図は,1つの電圧分布発生回路74と,この出
力電圧が与えられる複数のスイッチ・アレイ75とを含む
GC−MFGを示している。各スイッチ・アレイ75はそれぞ
れのデコーダ76によって駆動される。各デコーダ76には
同じまたは異なるラベルのコード信号が与えられる。し
たがって,このGC−MFGからは複数の同じまたは異なる
メンバーシップ関数を表わす電圧分布を得ることができ
る。しかもこれらの複数のメンバーシップ関数のグレー
ドを制御電圧Vcによって等しくかつ同時に制御できる。
The voltage distribution generating circuit generates voltage signals distributed on a plurality of lines. Therefore, it is possible to apply the output voltage of one voltage distribution generating circuit to a plurality of switch arrays 75. FIG. 40 includes one voltage distribution generating circuit 74 and a plurality of switch arrays 75 to which the output voltage is applied.
GC-MFG is shown. Each switch array 75 is driven by a respective decoder 76. Each decoder 76 is provided with a code signal of the same or different label. Therefore, a plurality of voltage distributions representing the same or different membership functions can be obtained from the GC-MFG. Moreover equal and can be controlled simultaneously by grade control voltage V c of the plurality of membership functions.

第40図に示すGC−MFGはとくに第4図および第5図に
示すパラレル・タイプのファジィ・コンピュータに好適
に用いられる(第6の発明参照)。この場合にも,各イ
ンプリケーションごとにグレードを制御できるようにし
ておくのはいうまでもない。
The GC-MFG shown in FIG. 40 is suitably used especially for the parallel type fuzzy computer shown in FIGS. 4 and 5 (see the sixth invention). Also in this case, it is needless to say that the grade can be controlled for each application.

GC−MFCは第8図に示すスイープ・タイプのファジィ
・コンピュータにも適用可能である(第8の発明参
照)。この場合にもインプリケーションごとにグレード
を調整しうるようにすることが好ましい。
GC-MFC is also applicable to the sweep type fuzzy computer shown in FIG. 8 (see the eighth invention). In this case, it is preferable that the grade can be adjusted for each application.

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

第1図はメンバーシップ関数を示すグラフで,同図
(A)は一般的な形を,同図(B)は三角形状および台
形状の同関数を,同図(C)はZ関数およびS関数をそ
れぞれ示している。 第2図は複数本の信号ライン上に分布した電圧によって
表わされるメンバーシップ関数を示している。 第3図は鋸歯状スイープ信号とメンバーシップ関数信号
波形とを示す波形図である。 第4図はパラレル・タイプの基本的なファジィ・コンピ
ュータの概念を示すブロック図,第5図は複数のインプ
リケーションが存在する場合の同タイプのファジィ・コ
ンピュータの概念を示すブロック図である。 第6図はパラレル・タイプの基本的なファジィ推論エン
ジンの構成を示すブロック図である。 第7図は基本的なスイープ・タイプのファジィ・コンピ
ュータの概念を示すブロック図,第8図は複数のインプ
リケーションをもつファジィ推論に適用されるスイープ
・タイプのファジィ・コンピュータの概念を示すブロッ
ク図である。 第9図はファジィ推論の過程を模式的に表わした説明図
である。 第10図はパラレル・タイプの拡張されたファジィ推論エ
ンジンの概念を示すものであり,第11図はその構成を示
すブロック図である。 第12図および第13図はファジィ・コントローラにおける
推論過程の説明図である。 第14図はパラレル・タイプのファジィ・コントローラの
構成を示すブロック図である。 第15図はスイープ・タイプのファジィ・コントローラの
構成を示すブロック図,第16図は同コントローラの他の
例を示すブロック図である。 第17図は,インプリケーションの後件部をシングルトン
で表わした場合の推論過程の説明図である。 第18図は重み付き加算回路の回路図,第19図は単純加算
回路の回路図である。 第20図はメンバーシップ関数とそのラベルおよびそのシ
ングルトン形態を示すグラフである。 第21図はMIN回路の回路図,第22図はMAX回路の回路図で
ある。 第23図はファジィ・プロセッサの構成を示す回路図,第
24図はファジィ・プロセッサのルール・ボードの構成を
示す回路図である。 第25図はメンバーシップ関数回路を説明するために同回
路の一部を抜出して示す回路図,第26図(A)〜(E)
は同回路の信号を示すグラフである。 第27図(A),(B)は代数積演算による推論を行なう
ファジィ・コントローラの構成例をそれぞれ示すブロッ
ク図である。 第28図は重心決定回路の構成を示す回路図である。 第29図は,第27図および第28図に示す回路の動作を示す
波形図である。 第30図はルール・ボードごとに重み付けを行なうパラレ
ル・タイプのファジィ・コントローラにおけるルール・
ボードを示すブロック図である。 第31図はグレード・コントローラブル・メンバーシップ
関数発生回路の基本構成を示すブロック図である。 第32図は,スイッチ・マトリクスを用いて実現したグレ
ード・コントローラブル・メンバーシップ関数発生回路
を示す回路図,第33図は第32図における記号の具体的構
成を示すものである。 第34図は,パス・トランジスタ・アレイを用いて実現し
たグレード・コントローラブル・メンバーシップ関数発
生回路を示す回路図,第35図は第34図における記号の具
体的構成を示すもの,第36図は第34図におけるデコーダ
の動作を示すテーブル,第37図は同デコーダの具体的構
成を示す回路図,第38図は第37図の回路において用いら
れるNANDゲートを示す回路図である。 第39図は,メンバーシップ関数形を選択できる電圧分布
発生回路を示す回路図である。 第40図はグレード・コントローラブル・メンバーシップ
関数発生回路の発展形態を示すブロック図である。 11,12,13……メンバーシップ関数発生回路, 13GC……グレード・コントローラブル・メンバーシップ
関数発生回路, 14……ファジィ推論エンジン, 14a,34……ファジィ推論合成回路, 31,32,33……メンバーシップ関数回路, 31GC,33GC,31GCa,31GCb……グレード・コントローラブ
ル・メンバーシップ関数回路, 50……ルール・ボード, 51……グレード制御回路, 52……スイッチ・アレイ, 53……コネクタ。
FIG. 1 is a graph showing a membership function. FIG. 1A shows a general function, FIG. 1B shows a triangular and trapezoidal function, and FIG. 1C shows a Z function and an S function. Each function is shown. FIG. 2 shows a membership function represented by voltages distributed on a plurality of signal lines. FIG. 3 is a waveform diagram showing a sawtooth sweep signal and a membership function signal waveform. FIG. 4 is a block diagram showing the concept of a basic parallel type fuzzy computer, and FIG. 5 is a block diagram showing the concept of the same type fuzzy computer when a plurality of implications exist. FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of a basic parallel type fuzzy inference engine. FIG. 7 is a block diagram showing the concept of a basic sweep type fuzzy computer, and FIG. 8 is a block diagram showing the concept of a sweep type fuzzy computer applied to fuzzy inference having a plurality of implications. It is. FIG. 9 is an explanatory diagram schematically showing the process of fuzzy inference. FIG. 10 shows the concept of an extended fuzzy inference engine of the parallel type, and FIG. 11 is a block diagram showing its configuration. FIG. 12 and FIG. 13 are explanatory diagrams of the inference process in the fuzzy controller. FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a parallel type fuzzy controller. FIG. 15 is a block diagram showing the configuration of a sweep type fuzzy controller, and FIG. 16 is a block diagram showing another example of the controller. FIG. 17 is an explanatory diagram of the inference process when the consequent part of the implication is represented by a singleton. FIG. 18 is a circuit diagram of a weighted addition circuit, and FIG. 19 is a circuit diagram of a simple addition circuit. FIG. 20 is a graph showing the membership function, its label, and its singleton form. FIG. 21 is a circuit diagram of the MIN circuit, and FIG. 22 is a circuit diagram of the MAX circuit. FIG. 23 is a circuit diagram showing the configuration of a fuzzy processor.
FIG. 24 is a circuit diagram showing the configuration of the rule board of the fuzzy processor. FIG. 25 is a circuit diagram showing a part of the membership function circuit for explaining the membership function circuit, and FIGS. 26 (A) to (E).
Is a graph showing signals of the same circuit. FIGS. 27 (A) and 27 (B) are block diagrams each showing a configuration example of a fuzzy controller for performing inference by algebraic product operation. FIG. 28 is a circuit diagram showing a configuration of the center of gravity determination circuit. FIG. 29 is a waveform chart showing the operation of the circuits shown in FIGS. 27 and 28. Fig. 30 shows the rules for a parallel type fuzzy controller that weights each rule board.
It is a block diagram showing a board. FIG. 31 is a block diagram showing a basic configuration of a grade controllable membership function generating circuit. FIG. 32 is a circuit diagram showing a grade controllable membership function generation circuit realized using a switch matrix, and FIG. 33 shows a specific configuration of symbols in FIG. FIG. 34 is a circuit diagram showing a grade controllable membership function generation circuit realized by using a pass transistor array. FIG. 35 is a diagram showing a specific configuration of symbols in FIG. 34. Is a table showing the operation of the decoder in FIG. 34, FIG. 37 is a circuit diagram showing a specific configuration of the decoder, and FIG. 38 is a circuit diagram showing a NAND gate used in the circuit in FIG. FIG. 39 is a circuit diagram showing a voltage distribution generating circuit capable of selecting a membership function type. FIG. 40 is a block diagram showing a developed form of the grade controllable membership function generating circuit. 11,12,13 …… Membership function generation circuit, 13GC …… Grade controllable membership function generation circuit, 14 …… Fuzzy inference engine, 14a, 34 …… Fuzzy inference synthesis circuit, 31,32,33… ... Membership function circuit, 31GC, 33GC, 31GCa, 31GCb ... Grade controllable membership function circuit, 50 ... Rule board, 51 ... Grade control circuit, 52 ... Switch array, 53 ... Connector .

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】出力信号(aA1又はaB1)のピーク・レベル
部分がラベル信号(LA1又はLB1)によって定まるあらか
じめ定められたメンバーシップ関数を表わすレベルの信
号(aA1又はaB1)を、入力信号(xA又はyB)に応じて出
力するメンバーシップ関数回路(31a又は31b)、および このメンバーシップ関数回路(31a又は31b)の出力信号
(aA1又はaB1)のレベルを入力するグレード制御信号
(Vc)に応じて制御するグレード制御回路(51)、 を備えたグレード・コントローラブル・メンバーシップ
関数回路。
1. A output signal (a A1 or a B1) level peak level portion represents the membership functions predetermined determined by the label signal (L A1 or L B1) of the signal (a A1 or a B1) the membership function circuit to output according to the input signal (x a or y B) (31a or 31b), and the level of the output signal of the membership function circuit (31a or 31b) (a A1 or a B1) A grade controllable membership function circuit comprising: a grade control circuit (51) for controlling according to an input grade control signal (V c ).
【請求項2】メンバーシップ関数を複数本の信号ライン
上に分布する信号レベルによって表わす信号レベル分布
を発生する信号分布発生回路(74又は74A又は74B)、お
よび 与えられるラベル信号に応じて、上記信号レベル分布を
複数本の出力信号ライン上の所定の位置に変換するスイ
ッチ・アレイ(75又は75A又は75B)を備え、 上記信号分布発生回路(74又は74A又は74B)が、与えら
れるグレード制御信号(Vc)のレベルを分割することに
より複数レベルの信号を発生する回路部分を備えてい
る、 グレード・コントローラブル・メンバーシップ関数発生
回路。
2. A signal distribution generating circuit (74 or 74A or 74B) for generating a signal level distribution representing a membership function by signal levels distributed on a plurality of signal lines, and according to a given label signal, A switch array (75 or 75A or 75B) for converting a signal level distribution into predetermined positions on a plurality of output signal lines, wherein the signal distribution generating circuit (74 or 74A or 74B) is provided with a grade control signal A grade controllable membership function generating circuit comprising a circuit portion for generating a signal of a plurality of levels by dividing a level of (V c ).
【請求項3】与えられる1または複数の入力に応じたメ
ンバーシップ関数値を表わす信号、または複数のメンバ
ーシップ関数値を表わす信号の所定の演算結果を表わす
信号を出力する初段回路(31GC又は24a)、 一定周期のスイープ信号(SW)を発生するスイープ信号
発生回路(60)、および 入力するスイープ信号(SW)に同期して所定のメンバー
シップ関数を表わす信号を出力するとともに、上記初段
回路(31GC又は24a)の出力信号がグレード制御信号(V
c)として与えられこのグレード制御信号(Vc)に応じ
て出力するメンバーシップ関数を表わす信号のレベルが
制御されるグレード・コントローラブ・メンバーシップ
関数回路(33GC)、 を含む代数積規則に基づくスイープ・タイプのファジィ
・コントローラ。
3. A first stage circuit (31GC or 24a) for outputting a signal representing a membership function value corresponding to one or a plurality of applied inputs or a signal representing a predetermined operation result of a signal representing a plurality of membership function values. ), A sweep signal generation circuit (60) for generating a sweep signal (SW) having a constant period, and a signal representing a predetermined membership function in synchronization with the input sweep signal (SW), and the first-stage circuit ( The output signal of 31GC or 24a) is the grade control signal (V
c ) a grade controller membership function circuit (33GC) in which the level of a signal representing a membership function output according to the grade control signal (V c ) is controlled in accordance with an algebraic product rule. Sweep type fuzzy controller.
【請求項4】与えられる1または複数の入力に応じたメ
ンバーシップ関数値を表わす信号、または複数のメンバ
ーシップ関数値を表わす信号の所定の演算結果を表わす
信号を出力する初段回路(31GC又は24a)、および メンバーシップ関数を表わす複数本の信号ライン上に分
布する信号レベルを発生して出力するとともに、上記初
段回数(31GC又は24a)の出力信号がグレード制御信号
(Vc)として与えられこのグレード制御信号(Vc)に応
じて出力する信号レベル分布のレベルが制御されるグレ
ード・コントローラブル・メンバーシップ関数発生回路
(13GC)、 を含む代数積規則に基づくパラレル・タイプのファジィ
・コントローラ。
4. An initial stage circuit (31GC or 24a) for outputting a signal representing a membership function value corresponding to one or a plurality of applied inputs or a signal representing a predetermined operation result of a signal representing a plurality of membership function values. ), And a signal level distributed on a plurality of signal lines representing the membership function is generated and output, and the output signal of the first stage number (31GC or 24a) is given as a grade control signal (V c ). A parallel type fuzzy controller based on an algebraic product rule, including a grade controllable membership function generator (13GC) in which the level of a signal level distribution to be output is controlled according to a grade control signal (V c ).
【請求項5】与えられる入力信号に応じたメンバーシッ
プ関数を表わす信号に出力するとともに、与えられるグ
レード制御信号(Vc)に応じて出力するメンバーシップ
関数を表わす信号のレベルが制御される少なくとも1つ
のグレード・コントローラブル・メンバーシップ関数回
路(31GCa、31GCb)、 メンバーシップ関数を表わす複数本の信号ライン上に分
布する信号レベルを発生して出力するとともに、上記グ
レード・コントローラブル・メンバーシップ関数回路
(31GCa、31GCb)と同じグレード制御信号(Vc)が与え
られ、このグレード制御信号(Vc)に応じて出力する信
号レベル分布のレベルが制御されるグレード・コントロ
ーラブル・メンバーシップ関数発生回路(13GC)、およ
び 上記グレード・コントローラブル・メンバーシップ関数
回路(31GCa、31GCb)および上記グレード・コントロー
ラブル・メンバーシップ関数発生回路(13GC)の出力信
号に対して所定のファジィ推論演算を実行するファジィ
推論合成回路(14a)、 を備えたパラレル・タイプのファジィ・コントローラ。
5. A signal representing a membership function corresponding to a given input signal is output, and a level of a signal representing a membership function outputted according to a given grade control signal (V c ) is controlled. One grade controllable membership function circuit (31GCa, 31GCb), for generating and outputting signal levels distributed on a plurality of signal lines representing the membership function, and the above grade controllable membership function The same grade control signal (V c ) as that of the circuits (31GCa, 31GCb) is given, and the grade controllable membership function generation in which the level of the signal level distribution to be output is controlled according to the grade control signal (V c ) Circuit (13GC) and the above grade controllable membership function Fuzzy inference synthesizing circuit (14a) for performing a predetermined fuzzy inference operation on the output signal of the circuit (31GCa, 31GCb) and the output signal of the grade controllable membership function generating circuit (13GC). Fuzzy controller.
【請求項6】それぞれ異なるメンバーシップ関数を表わ
す複数本の信号ライン上に分布する信号レベルをそれぞ
れ発生して出力するとともに、同じグレード制御信号が
与えられ、このグレード制御信号に応じて出力する信号
レベル分布のレベルが制御される少なくとも3つのグレ
ード・コントローラブル・メンバーシップ関数発生回
路、および 上記少なくとも3つのグレード・コントローラブル・メ
ンバーシップ関数発生回路の出力信号に対して所定のフ
ァジィ推論演算を実行するファジィ推論エンジン、 を備えたパラレル・タイプのファジィ・コンピュータ。
6. A signal which is distributed and generated on a plurality of signal lines each representing a different membership function and is output, and is supplied with the same grade control signal, and is output in response to the grade control signal. At least three grade controllable membership function generation circuits whose levels are controlled, and a predetermined fuzzy inference operation is performed on output signals of the at least three grade controllable membership function generation circuits. Fuzzy inference engine that performs parallel processing.
【請求項7】与えられる入力信号に応じたメンバーシッ
プ関数を表わす信号を出力するとともに、与えられるグ
レード制御信号に応じて出力するメンバーシップ関数を
表わす信号のレベルが制御される少なくとも1つの第1
のグレード・コントローラブル・メンバーシップ関数回
路、 一定周期のスイープ信号を発生するスイープ信号発生回
路、 スイープ信号に同期してメンバーシップ関数を時間軸上
で表わす信号を出力するとともに、上記第1のグレード
・コントローラブル・メンバーシップ関数回路と同じグ
レード制御信号が与えられ、このグレード制御信号に応
じて出力信号のレベルが制御される第2のグレード・コ
ントローラブル・メンバーシップ関数回路、ならびに 上記第1および第2のグレード・コントローラブル・メ
ンバーシップ関数回路の出力信号に対して所定のファジ
ィ推論演算を実行するファジィ推論合成回路、 を備えたスイープ・タイプのファジィ・コントローラ。
7. A signal for representing a membership function corresponding to an applied input signal is output, and a level of a signal representing a membership function output in response to a provided grade control signal is controlled.
Controllable membership function circuit, a sweep signal generation circuit for generating a sweep signal of a fixed period, a signal representing a membership function on a time axis in synchronization with the sweep signal, and the first grade A second grade controllable membership function circuit that receives the same grade control signal as the controllable membership function circuit and controls the level of the output signal in accordance with the grade control signal; A fuzzy inference synthesizing circuit for performing a predetermined fuzzy inference operation on an output signal of the second grade controllable membership function circuit;
【請求項8】一定周期のスイープ信号を発生するスイー
プ信号発生回路、 スイープ信号に同期してそれぞれ異なるメンバーシップ
関数を時間軸上で表わす信号を出力するとともに、同じ
グレード制御信号が与えられ、このグレード制御信号に
応じて出力信号のレベルが制御される少なくとも3つの
グレード・コントローラブル・メンバーシップ関数回
路、および 上記グレード・コントローラブル・メンバーシップ関数
回路の出力信号に対して所定のファジィ推論演算を実行
するファジィ推論合成回路、 を備えたスイープ・タイプのファジィ・コンピュータ。
8. A sweep signal generating circuit for generating a sweep signal of a fixed period, outputting signals representing different membership functions on a time axis in synchronization with the sweep signal, and receiving the same grade control signal. At least three grade controllable membership function circuits whose output signal levels are controlled in accordance with the grade control signal, and performing a predetermined fuzzy inference operation on the output signal of the grade controllable membership function circuit A fuzzy computer of the sweep type comprising a fuzzy inference synthesis circuit to be executed.
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