JPH02244331A - ファジイ推論装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、入力に対して推論ルール毎の推論演算を行
って各推論出力より確定値出力を生成するためのファジ
ィ推論装置に関する。

〈従来の技術〉 一般にファジィ制御では、ファジィ推論装置にセンサな
どからの入力信号が与えられると、−群の推論ルールが
起動して推論演算が行われ、各推論ルール毎の推論演算
結果に基づき制御対象の制御動作が決定される。前記フ
ァジィ推論装置は、ファジィ推論前件部とファジィ推論
後件部とを含み、ファジィ推論後件部からの各推論ルー
ル毎の推論出力が確定部で合成された後、重心演算など
により確定値出力が生成されて、制御対象に送られる。

ところでこの種制御システムにおいて、例えばセンサな
どから異常信号が送られてきたり、信号レベルが低下し
てセンサなどからの入力信号の信軌性が低下したりする
場合がある。このような場合に、ファジィ推論装置によ
る確定値出力をそのまま最終出力として制御対象に与え
ることは妥当でないため、第６図に示す如く、ファジィ
推論袋２２１の出力側に最終判定部２２を設けることに
より異常信号などの例外信号の有無を判定し、その判定
結果に応じてファジィ推論装置２１の確定値出力を最終
出力として送出したり、異常出力を発生させたりしてい
る。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながらこのような方式では、最終判定部２２を設
ける必要があるため、余分な回路構成や装置を必要とし
、コスト高となる。

そこで推論ルール中に例外信号についての命題を含ませ
たファジィ推論装置３１（第７図に示す）を用いること
も行われているが、この方式だと例外信号を推論ルール
の命題として組み入れる必要があるため、推論ルールが
複雑となるという問題がある。

さらに各推論ルールの確からしさは、ファジィ推論前件
部およびファジィ推論後件部のメンバーシップ関数の値
により決められるが、前記確からしさを変更したい場合
はその都度それぞれのメンバーシップ関数を設定するな
どの必要があり、その対応が煩雑である。

この発明は、上記問題に着目してなされたもので、推論
出力に重み付けを行って推論出力の修正を行うことによ
り、回路構成や推論ルールの複雑化を招かずに異常信号
などに対応できる新規なファジィ推論装置を提供するこ
とを目的とする。

〈問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、この発明のファジィ推論装置
では、各推論ルール毎の推論演算を行うための手段と、
各推論ルールに対して各ルール固有の絶対重み係数およ
びルール間での相対重み係数を設定するための手段と、
推論出力を絶対および相対の各重み係数により修正する
ための手段とを具備させている。

く作用〉 推論出力は、異常信号の発生などに対応して相対重み係
数により修正されるとともに、推論ルールの確からしさ
などに応じて絶対重み係数により修正される。したがっ
て異常時などの例外処理を簡単に行うことができ、また
推論出力に推論ルールの確からしさなどを容易に反映で
きる。

〈実施例〉 第１図は、この発明の一実施例にかかるファジィ推論装
置１の構成を示すもので、ファジィ推論演算部２を中心
として、ルール記憶部３゜メンバーシップ関数記憶部４
．係数記憶部５゜異常表示部６．推論結果表示部７など
を含んでいる。

ファジィ推論演算部２は、第２図の機能ブロック図に示
す如く、推論ルール毎にルール処理部８と第１．第２の
各修正部９，１０とを含んでおり、第２の修正部１０か
らの各修正出力を合成した後、図示しないデフアシファ
イヤによる重心演算で確定値出力を生成して制御対象に
与える。

前記ルール処理部８はファジィ推論前件部１１とファジ
ィ推論後件部１２とで複数の推論ルールに従ってファジ
ィ推論を実行するための部分であり、ファジィ推論前件
部１１にはセンサなどからの入力信号が与えられる。

前記の推論ルールは、ｉｆ、　ｔｈｅｎ　（もし、なら
ば）ルールといわれるもので、この実施例の場合、つぎ
のように表現される。

（ルール１） もしセンサＡより異常信号が送られてきたならば、異常
出力を出す。

（ルール２） もしセンサＢの信号レベルが低下したならば、センサＢ
の異常度合はやや大きい。

（ルール３） もしセンサＡの信号レベルが大きくかっセンサＢの信号
レベルが小さいならば、出力信号Ｆの信号レベルをやや
大きなものとする。

（ルール４） もしセンサＡの信号レベルが小さくがっセンサＣの信号
レベルが中くらいであるならば、出力信号Ｆの信号レベ
ルを非常に大きなものとす名。

これら全ての推論ルールは第１図に示されるルール記憶
部３に記憶され、また各推論ルールに対応するメンバー
シップ関数はメンバーシップ関数記憶部４に記憶される
。

係数記憶部５は、各推論ルールに設定される各ルール固
有の絶対重み係数とルール間での相対重み係数とを記憶
する部分であり、その記憶内容の一例が第３図に示しで
ある。

同図によれば、ルール１には絶対重み係数として１．０
が設定されるとともに、このルール１に関連するルール
３とルール４とに対し相対重み係数としてそれぞれゼロ
が設定されている。

したがってこのルールｌが実行されると、ルール３およ
びルール４による推論出力はゼロとなる。

つぎにルール２には絶対重み係数として１．０が設定さ
れるとともに、このルール２に関連するルール３に対し
相対重み係数として０．５が設定されている。したがっ
てこのルール２が実行されると、ルール３による推論出
力には相対重み係数の０．５が掛けられて、修正が行わ
れる。

つぎにルール３には絶対重み係数として１．０が設定さ
れ、またルール４には絶対重み係数として０．５が設定
されている。このことはルール３の確からしさが大きく
、ルール４の確からしさが小さいことを意味している。

したがってルール３による推論出力はそのまま出力され
るのに対し、ルール４による推論出力には相対重み係数
の０．５が掛けられて、修正が行われる。

なお、第１図中、推論結果表示部７はファジィ推論演算
部２による最終の推論結果を表示する部分であり、また
異常表示部６は異常の発生を表示するための部分である
。

第４図は、上記ファジィ推論演算部２による演算の手順
を示している。

まず同図のステップ１（図中、ｒｓＴＩＪで示す）でセ
ンサより入力があると、つぎのステップ２で実行すべき
推論ルールの抽出が行われた後、ステップ３でファジィ
推論前件部１１により抽出された推論ルールが実行され
る。その結果、その推論ルールに対応する各メンバーシ
ップ関数の適合度が算出され、そのうち最小の適合度が
選択される。つぎにステップ４において、ファジィ推論
後件部１２では選択された適合度により推論ルールの出
力に関するメンバーシップ関数に制限をかけて推論出力
を生成した後、第１の修正部９にてその推論出力に絶対
重み係数を掛けて第１の修正を行う。

いまもしルール３の推論ルールが実行されているならば
、この推論ルールの確からしさは大きいから、絶対重み
係数として１．０が掛けられる。またもしルール４の推
論ルールが実行されているならば、この推論ルールの確
からしさは小さいから、絶対重み係数として０．５が掛
けられる。

つぎのステップ５では、第５図に示す関連ルール処理が
実行され、第２の修正部１０にて第１の修正部９の出力
に相対重み係数を掛けて第２の修正を行い、その修正出
力を図示しないＭＡＸ合成回路部で合成する（ステップ
６）。

全ての推論ルールにつき同様の手順が実行されると、ス
テップ７の判定が“ＹＥＳ”となってステップ８へ進み
、デフアシファイヤにて重心演算が実行されて確定値出
力が生成される。

つぎに第５図に示す関連ルール処理を説明する。

いま仮にセンサＡからの異常信号が入力されてルール１
の推論ルールが最初に実行された場合を想定すると、ス
テップ５０１ではルール１に掛は合わされる相対重み係
数が所定のバッファにセットされているか否かがチエツ
クされる。

この場合はその判定は“ＮＯ”であるから、ステップ５
０３へ進み、係数記憶部５の内容を参照してその実行ル
ール（ルール１）に関連ルールが存在するか否かが探索
される。この場合に関連ルールとしてまずルール３が存
在するから、ステップ５０４の判定はＹＥＳ”となって
ステップ５０５へ進み、つぎにその関連ルールがすでに
実行されたか否かが判定される。この場合、ルール３は
実行されていないから、ステップ５０５の判定はＮｏ”
であり、つぎにステップ５０６でその関連ルールについ
ての相対重み係数がゼロか否かが判定される。この場合
、ルール３の相対重み係数はゼロであるから、ステップ
５０６の判定は“ＹＥＳ”となってステップ５０７へ進
み、ルール３にかかる推論ルールを実行済みとみなして
その推論出力をゼロとする。このように未実行の推論ル
ールを実行済みとして処理すれば推論速度の向上をはか
ることができる。

さらにこの実行ルールには他の関連ルールとしてルール
４が存在するもので、前記と同様、ステップ５０３以降
の各ステップが実行された後、最後に、ステップ５０４
の判定が“Ｎｏ”となって、関連ルール処理の手順が完
了する。

つぎにセンサＢの信号レベルが低下してルール２の推論
ルールが最初に実行された場合を想定すると、ステップ
５０１ではルール２に掛は合わされる相対重み係数が所
定のバッファにセットされているか否かがチエツクされ
る。この場合はその判定は“ＮＯ”であるから、ステッ
プ５０３へ進み、係数記憶部５の内容を参照してその実
行ルール（ルール２）に関連ルールが存在するか否かが
探索される。この場合に関連ルールとしてルール３が存
在するから、ステップ５０４の判定は“ＹＥＳ”となっ
てステップ５０５へ進み、つぎにその関連ルールがすで
に実行されたか否かが判定される。この場合、ルール３
は実行されていないから、ステップ５０５の判定は“Ｎ
Ｏ”であり、つぎにステップ５０６でその関連ルールに
ついての相対重み係数がゼロか否かが判定される。この
場合、ルール３の相対重み係数は０．５であるから、ス
テップ５０６の判定は“ＮＯ”となってステップ５０８
へ進み、ルール３についての所定のバッファにその相対
重み係数をセットする。なおこのルール２には他に関連
ルールは存在しないから、つぎにステップ５０３に戻っ
てのステップ５０４の判定は“ＮＯ”であり、関連ルー
ル処理の手順はここで完了する。

引き続きルール３の推論ルールが実行された場合を想定
すると、ステップ５０１ではルール３に掛は合わされる
相対重み係数が所定のバッファにセットされているか否
かがチエツクされる。

この場合はその判定は“ＹＥＳ”であるから、ステップ
５０２へ進み、ルール３の推論出力にそのバッファにセ
ットされた相対重み係数が掛けられて出力の修正が行わ
れる。つぎにステップ５０３では係数記憶部５の内容を
参照してその実行ルール（ルール３）に関連ルールが存
在するか否かが探索される。この場合に関連ルールは存
在しないからステップ５０４の判定は“ＮＯ”であり、
ここで関連ルール処理の手順は完了する。

〈発明の効果〉 この発明は上記の如く、各推論ルールに対して各ルール
固有の絶対重み係数およびルール間での相対重み係数を
設定して、推論出力をこれら絶対および相対の各重み係
数により修正するようにしたから、回路構成や推論ルー
ルの複雑化を招かずに異常時などの例外処理を簡単に実
現でき、また推論出力に推論ルールの確からしさなどを
容易に反映できるという顕著な効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例にかかるファジィ推論装置
のブロック図、第２図はファジィ推論演算部の機能ブロ
ック図、第３図は係数記憶部の記憶内容の一例を示す説
明図、第４図はファジィ推論演算部による推論演算の手
順を示すフローチャート、第５図は関連ルール処理の手
順を示すフローチャート、第６図および第７図は従来の
ファジィ推論装置のブロック図である。 １・・・・ファジィ推論装置 ２・・・・ファジィ推論演算部 ５・・・・係数記憶部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　入力に対して推論ルール毎の推論演算を行って各推論
   出力より確定値出力を生成するファジイ推論装置におい
   て、 各推論ルール毎の推論演算を行うための手段と、 各推論ルールに対して各ルール固有の絶対重み係数およ
   びルール間での相対重み係数を設定するための手段と、 推論出力を絶対および相対の各重み係数により修正する
   ための手段とを具備して成るファジイ推論装置。