JPH02259906A - ファジィ制御装置およびファジィ制御装置に用いられるファジィ推論装置 - 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、ファジィコントローラによる制御を行うた
めのファジィ制御装置に関連し、殊にこの発明は、ファ
ジィ制御のための推論ルールの重み付けを行うのに好適
なファジィ制御装置に関する。

〈従来の技術〉 第５図は、アナログ方式のファジィコントローラｌの概
略構成を示すもので、複数の推論ユニッ）２ａ〜２ｎ、
確定値演算ユニット３および、入出カニニット４がアナ
ログバス５を通じて相互に接続されている。

制御対象６からの入力は、入出カニニット４を介してア
ナログバス５へ与えられる。各推論ユニット２ａ〜２ｎ
はこのアナログバス５より入力を取り込み、各推論ユニ
ット毎の推論ルールに従ってファジィ推論を行う。各推
論ユニット２ａ〜２ｎによる推論出力は確定値演算ユニ
ット３に取り込まれて重ね合わされた後、重心演算によ
り確定値が算出されてアナログバス５へ出力される。こ
の確定値は入出カニニット４を経て制御対象６へ与えら
れる。

第６図は、推論ユニット２ａ（他の推論ユニットも同様
）の構成例を示す。

推論ユニット２ａは、ファジィ推論前件部７とファジィ
推論後件部８とで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７は複数
個のメンバーシップ関数発生回路９〜１１とＭＩＮ回路
１２とを含み、またファジィ推論後件部８はメンバーシ
ップ関数発生回路１３と結論部１４とを含んでいる。

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、図示例の場合、ｘ、ｙ、
ｚの３人力に対しつぎのように表現される。

（ルール１） ｉｆ　　Ｘ＝Ｘ　１ａｎｄ　Ｙ＝Ｙ　１ａｎｄ　　Ｚ＝
Ｚ　１ｔｈｅｎ　　Ｆ　＝　Ｆ　１ （ルール２） ｉｆ　　Ｘ＝Ｘ２ａｎｄ　Ｙ＝Ｙ２ａｎｄ　　Ｚ＝Ｚ２
ｔｈｅｎ　　Ｆ　＝　Ｆ　２ （ルール３） ｉｆ　　Ｘ＝Ｘ３ａｎｄ　Ｙ＝Ｙ３ａｎｄ　　Ｚ＝Ｚ３
ｔｈｅｎ　　　Ｆ　＝　Ｆ　３ （ルール４） ｉｆ　　Ｘ　＝　Ｘ　４　ａｎｄ　　Ｙ　＝　Ｙ　４　
ａｎｄ　　Ｚ　＝　Ｚ　４ｔｈｅｎ　　Ｆ　＝　Ｆ　４ （ルール５） ｉｆ　　Ｘ＝Ｘ５ａｎｄ　　Ｙ＝Ｙ５ａｎｄ　　Ｚ＝Ｚ
５ｔｈｅｎ　　Ｆ　＝　Ｆ　５ （ルール６） ｉｆ　　Ｘ＝Ｘ６ａｎｄ　　Ｙ＝Ｙ６ａｎｄ　　Ｚ＝Ｚ
６ｔｈｅｎ　　　Ｆ　＝　Ｆ　６ ファジィ推論前件部７における各メンバーシップ関数発
生回路９〜１１は同一の構成であって、前記入力Ｘ、　
Ｙ、　　Ｚと推論ルールとの適合度を出力する。ＭＩＮ
回路１２は、各メンバーシップ関数発生回路９〜１１か
らの適合度のうち最小のものを選択して、ファジィ推論
後件部８の結論部１４に与える。

ファジィ推論後件部８では、メンバーシップ関数発生回
路１３が出力Ｆに関するメンバーシップ関数を発生し、
このメンバーシップ関数に対し結論部１４が前記ＭＩＮ
回路１２で選択された適合度により制限を掛けて推論出
力を生成する。

各推論ユニット２ａ〜２ｎからの推論出力は確定値演算
ユニット３に取り込まれて重ね合わされた後、その合成
出力の重心が確定値出力として算出されてアナログバス
５へ出力され、さらに入出カニニット４を経て制御対象
６へ送られる。

第７図は、制御対象６と上記ファジィコントローラ１と
の関係を示すもので、ファジィコントローラ１には制御
対象６よりＸ、Ｙ、Ｚの３人力が与えられている。ファ
ジィコントローラ１では、推論ユニット毎にそれぞれの
推論ルールによるファジィ推論が行われ、その結果、確
定値出力ＤＯが生成されて制御対象６に送られる。

このようなファジィ制御装置において、制御対象６の端
子Ｓの状態に応じていずれかルール（例えばルール３．
４）の重み付けを変更したい場合がある。通常オペレー
タは端子Ｓの状態に応じてどのようにルールの重み付け
を行うべきかを知っており、従来は端子Ｓの電圧をその
都度測定して、該当する推論ユニットにつきルールの重
み付けを変えるようにしている。

この准３６ルールの重み付けは、メンバーシップ関数の
山の高さを調整することにより実現するもので、従来は
、第６図に示す如く、各推論ユニット内に電圧源１５を
具備させて、メンバーシップ関数の山の高さを設定する
ための基準電圧を発生させている。

第８図（１）（２）は、２個のメンバーシップ関数Ｍ、
、Ｍ！の山の高さを変えることにより、確定値出力の位
置が異なることを示すものである。

、〈発明が解決しようとする問題点〉 メンバーシップ関数の山の高さの調整は、前記基準電圧
を変化させることにより可能であるが、従来は、ファジ
ィコントローラ１の回路基板を取り出し、その基板上で
ボリューム操作やスイッチ操作を行っており、その操作
が煩雑であり、操作性が著しく悪いという問題があった
。

二の発明は、上記問題に着目してなされたもので、推論
ルールの重み付けを簡易に行うことのできる新規なファ
ジィ制御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、この発明では、推論ルールに
したがってファジィ推論を行うためのファジィコントロ
ーラに対し、各推論ルールの重みを外部より設定するた
めの重み設定手段を接続するようにしている。

また請求項２の発明では、重み設定手段として、ファジ
ィ推論による推論出力に応じて推論ルールの重みを設定
するファジィコントローラを用いており、これにより推
論ルールの重みの変更条件を簡単に変更可能とし、目的
や環境に応じて推論ルールを容易に変更できるようにし
ている。

さらに請求項３の発明では、重み設定手段として、推論
ルールの重みを時間経過に従って変更するタイマーを用
いており、これにより推論ルールの重みを変更すること
に伴う制御対象へのショックを小さなものとしている。

く作用〉 例えば制御対象のある端子の状態に応じていずれか推論
ルールの重み付けを変えたい場合に、重み設定手段によ
りその推論ルールの重みを外部より設定するので、重み
付けの変更操作が簡易である。

また重み設定手段として、ファジィコントローラを用い
る場合は、端子の状態に応じてどのように重み付けすべ
きかについてのオペレータの知識に基づき重み設定用の
ファジィコントローラの推論ルールを設定する。その結
果、重み設定用のファジィコントローラの確定値出力に
よりファジィコントローラの推論ルールの重みがオペレ
ータの意図どおりに自動的に変更されることになる。

さらに重み設定手段として、推論ルールの重みを時間経
過に従って変更するタイマーを用いる場合は、・ルール
の重みを変更することに伴う制御対象に対するショック
を小さくできる。

〈実施例〉 第１図は、この発明の一実施例にかかるファジィ制御装
置を示すもので、制御対象６からの３人力ｘ、ｙ、ｚに
よりファジィ制御を実行するファジィコントローラ１と
、制御対象６の端子Ｓの状態に応じてファジィコントロ
ーラ１のいずれか推論ルールの重みを変更するための重
み設定用のファジィコントローラ２５とから構成されて
いる。

ファジィコントローラ１は、第５図に示す構成のもので
あって、第２図に推論ユニット２ａ（他の推論ユニット
も同様）の構成例が具体的に示しである。

推論ユニット２ａは、複数個のメンバーシップ関数発生
回路９〜１１およびＭＩＮ回路１２を含むファジィ推論
後件部７と、メンバーシップ関数発生回路１３および結
論部１４を含むファジィ推論後件部８とから成り、これ
らファジィ推論前件部７およびファジィ推論後件部８に
より前記した３人力に対する推論ルールに従ってファジ
ィ推論が実行される。

第２図の実施例において、各メンバーシップ関数発生回
路９〜１１．１３には、メンバーシップ関数の山の高さ
を設定するための基準電圧を発生して推論ルールの重み
を設定する電圧源１５と、推論ルールの重みを変更する
ために重み設定用のファジィコントローラ２５からの外
部入力を受は付けるための外部入力端子２６とが、切換
スイッチ２７を介して接続されている。

なお第２図中、第６図の従来例と同一の構成部分につい
ては同一の符号を付することでその説明を省略する。

第１図に戻って、ルール設定用のファジィコントローラ
２５は、制御対象６の端子Ｓの状態に応じてファジィコ
ントローラ１のいずれか推論ユニットに対しその推論ル
ール（この例ではルール３．４）の重みを変更するよう
構成しである。従って端子Ｓの状態に応じてどのような
ルール設定を行うべきかについてのオペレータの知識に
基づきファジィコントローラ２５の推論ルールをつぎの
ような表現で設定しておく。

（ルール１） ｉｆ　　Ｓ−３１ｔｈｅｎ　　Ｇ＝Ｇ　１（ルール２） ｉｆ　　Ｓ　＝　Ｓ　２　　ｔｈｅｎ　　Ｇ　−Ｇ　２
（ルール３） Ｒ５＝Ｓ３　　ｔｈｅｎ　　Ｇ＝Ｇ３ （ルール４） ｉｆ　　５＝Ｓ４　　ｔｈｅｎ　　Ｇ＝Ｇ４この重み設
定用のファジィコントローラ２５による確定値出力は、
オペレータが端子Ｓの状態に応じて設定しようとするル
ール３．４の重みに対応しており、この確定値出力をフ
ァジィコントローラ１に与えて対応する推論ユニットに
おける外部入力端子２６に入力することにより、制御対
象６の端子Ｓの状態に応じて自動的にファジィコントロ
ーラ１における所定の推論ユニットの推論ルールの重み
が変更されるのである。

なお上記実施例では、ひとつの端子Ｓの状態に応じて推
論ルールの重みを変更しているが、これに限らず、複数
の端子の状態に応じて重み付けの変更を行うようにして
もよい。

第３図は、この発明の他の実施例を示すもので、制御対
象６からの３人力ｘ、ｙ、ｚによりファジィ制御を実行
するファジィコントローラ１と、制御対象６を起動して
一定時間経過した後にファジィコントローラ１のいずれ
か推論ルールの重みを変更するための重み設定用のタイ
マー２８とから構成されている。

この実施例の場合、起動時には前記したすべてのルール
１〜６を必要とし、一定時間が過ぎて運転状態に入った
ときは、所定のルール（この例ではルール５，６）を不
要となすためのもので、ファジィコントローラ１におけ
る対応する推論ユニットの外部入力端子２６にはタイマ
ー２８より第４図に示すような重みが与えられる。

この重みの値は、起動後時間ｔ１経過前までは「１」で
あるが、時間ｔｌ経過後はその値が徐々に小さくなり、
時間ｔ！経過後には遂に「０」となる。このように経過
時間に応じて重みの値を徐々に小さくしてゆけば、ルー
ルの重み付けを変更することに伴う制御対象６に対する
ショックは小さいものとなる。

〈発明の効果〉 この発明は上記の如く、ファジィコントローラにおける
推論ルールの重みを外部より設定するようにしたから、
重み付けの変更操作が簡易となり、操作性が向上する。

また重み設定手段として、ファジィ推論による推論出力
に応じて推論ルールの重みを設定するファジィコントロ
ーラを用いたから、推論ルールの重みの変更条件を簡単
に変更でき、目的や環境に応じて推論ルールを容易に変
更し得る。

さらに重み設定手段として、所定の推論ルールの重みを
時間経過に従って変更するタイマーを用いたから、推論
ルールの重みを変更することに伴う制御対象へのショッ
クを小さくできるなど、発明目的を達成した顕著な効果
を奏する。

【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制御装置
を示すブロック図、第２図はこの発明にかかる推論ユニ
ットの構成例を示すブロック図、第３図はこの発明の他
の実施例を示すブロック図、第４図は第３図の実施例に
おけるタイマーの出力を示す説明図、第５図はファジィ
コントローラの構成を示すブロック図、第６図は従来の
推論ユニットの構成を示すブロック図、第７図は従来の
ファジィ制御装置を示すブロック図、第８図は重み付け
の原理を示す説明図でる。 １・・・・ファジィコントローラ ２５・・・・重み設定用のファジィコントローラ２８・
・・・重み設定用のタイマー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　推論ルールに従ってファジイ推論を行うための
   ファジイコントローラに対し、前記推論ルールの重みを
   外部より設定するための重み設定手段が接続されて成る
   ファジイ制御装置。
2. （２）　重み設定手段は、ファジイ推論による推論出力
   に応じて推論ルールの重みを設定するファジイコントロ
   ーラである請求項１に記載のファジイ制御装置。
3. （３）　重み設定手段は、推論ルールの重みを時間経過
   に従って変更するタイマーである請求項１に記載のファ
   ジイ制御装置。