JPH02165238A - ファジィ処理装置における異常検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の要約 ファジィ推論結果の重心を求める演算の過程で得られる
分母値をモニタすることにより、異常人力、ルールの設
定誤り、ファジィ処理装置のハード異常、ソフト異常等
を迅速に検出する。

発明の背景 技術分野 この発明は、ファジィ番コントローラ、ファジィ・コン
ピュータ等のファジィ処理装置における異常検知装置に
関する。

従来技術とその問題点 近年、ファジィ理論か脚光をあび、ファジィ処理装置の
応用の研究、開発が行なわれ、また一部でその実用化が
進みつつある。いかなるタイプの処理装置、制御装置Ｎ
等でもそうであるように。

ファジィ処理装置においても動作中の異常の検出は不可
欠である。ファジィ処理装置の開発はまたその端緒につ
いたばかりであるので、異常検知の検討はまた充分に行
なわれていない。わずかに推論結果の多峰性を検出する
方式（たとえば特開昭６１−２８４４１１号公報を参照
）等が報告されているにすぎない。この異常検知方式は
複雑な処理が必要であるために、高速な異常検出が必要
なアプリケーションには必すしもなじむものではない。

発明の概要 発明の目的 この発明は簡単にかつ迅速に異常を検出できる装置を提
供することを目的とする。

発明の構成 この発明は、ファジィＪｉｆｆ論結果から確定値を決定
するための重心演算手段を備えたファジィ処理装置にお
いて９重心演算手段で演算される分母値を零または零に
近い値と比較する比較手段を設け１分母値が零またはそ
の近傍にあるときに異常検知出力を発生することを特徴
とする。

ここでファジィ処理装置とはファジィ推論ないしはファ
ジィ演算を実行するすべての装置を意味し、ファジィ・
コンピュータ、ファジィ・コントローラ、ファジィ推論
デイバイス、ファジィ推論演算装置等といわれるものを
含む。また、ファジィ推論のための専用デイバイス（ア
ナログ・タイプ、ディジタル・タイプを問わず）（たと
えば［日経エレクトロニクスＪ　１９８７年７月２７日
、第１４８頁〜第１５２頁１日経マグロウヒル社を参照
）のみならず、ファジィ推論を実行するようにプログラ
ムされたバイナリイφタイプのコンピュタ、プロセッサ
等を含む。

また比較手段において分母値と比較される零に近い値と
は１分母値がこの個未満である場合に異常とみなすべき
値である。

発明の作用および効果 この発明によると、ファジィ推論結果から１つの確定値
を決定するための重心演算手段で演算される分母値を零
または零に近い設定値と比較する比較手段を設けるだけ
でよく、この比較手段は簡単なハードウェアまたはソフ
トウェアで実現できるので、構成を簡素化しかつ低廉化
を図ることができる。

重心演算のその都度上記の比較処理を行なうことが可能
でかつ比較処理は高速に達成できるから、高速応答性を
もち、とくにリアルタイムの異常監視を必要とするシス
テム等に適用可能である。

重心演算で用いる分母値の異常を検知することにより、
ファジィ処理装置の人力値の異常、ファジィ推論ないし
は演算のためのルールの誤りまたは不適さ、装置のハー
ドウェアまたはソフトウェアの異常等を検出することが
できる。

実施例の説明 以下この発明を、メンバーシップ関数を複数本の信号線
上に現われる電圧分布によって表現するタイプのファジ
ィ・コントローラであって、ファジィ推論を旧Ｎ／ＭＡ
Ｘ演算により行なうものに適用した実施例について詳述
する。

第１図は上記ファジィ・コントローラの構成の概要を示
している。

設定された制御ルールの数に相当する数（ｎ個）の推論
部１１〜１ｎが設けられている。各１ｆｆｌ一部１１（
ｉ−１〜ｎ）は入力変数Ｘ　　、Ｘｂ。

Ｘ　の種類数に等しい数（ここでは３）のメンバーシッ
プ関数回路（以下ＮＦＣという）　２１．２２゜２３を
備えている。これらのＮＰＣ２１〜２３は制御ルールに
おける前件部で記述されたファジィ集合を表わすもので
、入力変数に相対するメンバーシップ関数値を出力する
。ＮＦＣ２１〜２３の出力はＭＩＮ回路２４に入力し、
その旧Ｎ演算が行なわれる。

一方、制御ルールにおける後件部で記述されたファジィ
集合を表わすメンバーシップ関数を発生する回路（以下
ＭＰＧという）２５が設けられ、このＭＰＧ　２５から
は複数本（ｍ本）の出力ライン上に分布した７に圧によ
って表わされるメンバーシップ関数が出力され、　ＭＩ
Ｎ回路（トランケーション回路）２６に与えられる。Ｍ
ＩＮ回路２６は、　ＭＦＧ　２５から与えられるメンバ
ーシップ関数を表わす電圧値のそれぞれと旧Ｎ回路２４
から出力される演算結果とのＭＩＮ演算を行ない、推論
結果を表わすメンバーシップ関数をｍ本のライン上に分
布した電圧信号の形態で出力する（出力Ａ、・ｉ　＝＝
　ｌ〜ｎ）。

各推論部１１において、　ＮＦＣ２１〜２３．　ＭＦＧ
　２５におけるメンバーシップ関数は制御ルールに応じ
た所定の形にあらかじめ設定されているのはいうまでも
ない。メンバーシップ関数を所望の形に設定するための
制御入力が第１図ではラベルとして表現されている。

推論部１１〜１ｎから出力される推論結果の一例が第２
図にＡ　　、Ａ　　、Ａ　　として示されてい１　　２
　　　ｎ る。これらの推論結果は次にＭＡＸ回路３１に与えられ
、　ＭＡＸ演算が施されたのち、同じようにｍ本のライ
ンに分布した電圧信号として最終的な推論結果Ｂが得ら
れる。推論結果Ｂから確定出力ｙ　を得るために重心回
路３２が設けられている。

第２図に示すように、最終的な推論結果ＢをＹ軸上に分
布した関数Ｂ　（ｙ）で表現すると、その重心ｙ　は一
般に次式で与えられる。

ｙ　　−［、Ｉ”Ｂ（ｙ）　　・ｙ−ｄｙｌ１［、／’
Ｂ（ｙ）　　・ｄｙｌ　　　　　　　・・・（１）第１
図に示す構成においては推論結果はｍ本のライン上に分
布した電圧値で表わされるから５次のように離散的に表
現される。

・・・（２） 重心回路３２は第（２）式の演算を行なって確定出力ｙ
　を出力する。

一般に予想される入力に対して推論結果を表わす値Ｂ（
ｙｔ）（１−１〜ｍ）がすべて零になることはない。こ
れらの値Ｂ（ｙ、）がすべて零ということは入力値に異
常があるか、制御ルールが不適当であるか　ファジィ・
コントローラに異常が発生したものと考えられる。

推論結果出力Ｂ（ｙｉ）がすべて零ということを意味す
る（このとき確定出力ｙ　は正または負の無限大となる
）。異常検知回路３３は重心回路３２において算出され
た上記分母の値を常時監視し。

」一連の異常状態を検知するものである。回路３３の異
常検知出力は、ブザー、表示灯等の警報装置を作動させ
るのに用いられる。これにより、ファジィ・コントロー
ラの安全性、保全性が向上する。

第３図は重心回路および異常検知回路の具体的構成例を
示している。

重心回路３２は分子を演算する加算器と１分母を演算す
る加算器と、これらの加算器から出力される分子を分母
で除す割算器４３とを備えている。

分子を演算する加算器は演算増幅器４■を含み。

この演算増幅器４１の一方の人力には人力抵抗Ｒ１゜Ｒ
、・・・、Ｒが並列に接続され、推論結果を表ｆｆｌ わす各電圧Ｂ（ｙ　　）、Ｂ（ｙ２）、・・・、Ｂ（ｙ
Ｉｌｌ）が■ これらの抵抗を介して人力する。演算増幅器４１の他方
の入力は抵抗を介して接地されている。またこの演算増
幅器４１には帰還抵抗Ｒが接続されている。ｌ寄算増幅
器４１の出力Ｖ１は次式で与えられる。

Ｖ　ｉ　−、”２；−、（Ｒ／　Ｒ１）　”　Ｂ（Ｙ　
ｔ　）　・・・（３）ここでＲ／Ｒ，−ｙ、　　　　　
　　　　・・・（４）とおけば、第（３）式は第（２）
式の分子（符号は反転している）を表わすことになる。

分母を演算する加算器は演算増幅器４２を含み。

この演算増幅器４２の一方の入力には等しい値のｍ個の
入力抵抗Ｒが並列に接続され、入力電圧Ｂ（ｙｔ）はこ
れらの抵抗を通して入力する。演算増幅器４２の他方の
入力は抵抗を介して接地されている。さらにこの演算増
幅器４２には入力抵抗と同じ値の帰還抵抗Ｒが設けられ
ている。したがって演算増幅器４２の出力ｖ２は次式で
表わされる。

Ｖ２−−１釜、（Ｒ／Ｒ）　　・Ｂ（ｙｔ）−一　Σ　
Ｂ（ｙ−）　　　　　　　　　　　　　・・・（５）国
　　ｌ 第（５）式は第（２）式の分母（符号は反転している）
を表わしている。

したがって１割算器４３において人力Ｖ１を人力ｖ２で
割ることにより１重心を表わす確定出力ｙ　がｉＧられ
ることになる。

異常検知回路３３は重心回路３２で算出された分母を表
わす電圧ｖ２を利用している。この回路３３は、基準値
Ｖ。を出力する基阜電圧発生回路５１と、演算増幅器４
２の出力ｖ２を反転するインペラ５３と、インバータ５
３の出力が正入力端子に、基準電圧Ｖ。が負入力端子に
それぞれ与えられる比較器５２とから構成されている。

基準電圧Ｖ。は可変であり１零に近い値に設定される。

もちろん基準電圧Ｖ。はＯＶでもよい。分母を表わす電
圧Ｖ２の絶対値が通常とりつる範囲外であって、この電
圧Ｖ　の絶対値が基ｆＩ雷電圧。を下廻ったときには異
常発生とみなすのが好ましいと考えられる値にこの基準
電圧Ｖ。を設定する。

したがって、異常検知回路３３の出力（比較器５２の出
力）は通常はＨレベルにあり、上記の分母を表わす電圧
Ｖ２の絶対値が基準電圧■。より低下したときにＬレベ
ルの異常検知信号が回路３３から出力される。

重心回路および異常検知回路の機能は、この発明が適用
されるファジィ処理装置の構成に応じて他のハードウェ
アまたはソフトウェアで実現できるのはいうまでもない
。

【図面の簡単な説明】

第１図はファジィ・コントローラの全体構成を示すブロ
ック図、第２図は第１図に示す回路の動作の説明図、第
３図は重心回路および異常検知回路の具体的構成の一例
を示す回路図である。 ３２・・・重心回路。 ３３・・・異常検知回路。 ５１・・・基＄電圧発生回路 ５２・・・比較器。 以　　上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ファジィ推論結果から確定値を決定するための重心演算
   手段を備えたファジィ処理装置において，重心演算手段
   で演算される分母値を零または零に近い値と比較する比
   較手段を設け，分母値が零またはその近傍にあるときに
   異常検知出力を発生する，ファジィ処理装置における異
   常検知装置。