JPH02273833A - Fuzzy inference device and fuzzy rule evaluating device - Google Patents

Fuzzy inference device and fuzzy rule evaluating device

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Publication number
JPH02273833A
JPH02273833A JP1095857A JP9585789A JPH02273833A JP H02273833 A JPH02273833 A JP H02273833A JP 1095857 A JP1095857 A JP 1095857A JP 9585789 A JP9585789 A JP 9585789A JP H02273833 A JPH02273833 A JP H02273833A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
inference
rule
fuzzy
circuit
membership function
Prior art date
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Pending
Application number
JP1095857A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naoyuki Wakabayashi
尚之 若林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
Application filed by Omron Corp, Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Corp
Priority to JP1095857A priority Critical patent/JPH02273833A/en
Publication of JPH02273833A publication Critical patent/JPH02273833A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To acquire quantitatively the influence agree to the final inference result of each rule and to grasp the change of validity of each rule by obtaining the moment around the fixed value for the fuzzy inference result of each rule. CONSTITUTION:An input signal is applied to each of fuzzy computing means 1 - 4 consisting of an antecedent part membership function generator, an antecedent part AND circuit, a consequent part membership function generator, a consequent part AND circuit, etc. Then the inference result is outputted from the fuzzy computing means for each rule. A defuzzy means 5 consists of an OR circuit which applies an OR to each inference rule, a fixed value computing circuit which computes the fixed value from the output of the OR circuit. A moment computing means 6 obtains the moment around the fixed value F as a degree of contribution for the inference result of each inference rule based on the inference results of means 1 - 4 and the fixed value received from the means 5. Thus the correction is possible to improve the degree of contribution of each rule. Then a fuzzy inference device having high inference accuracy can be obtained with use of a small number of rules.

Description

【発明の詳細な説明】 (a)産業上の利用分野 この発明は、ファジィ推論装置において、設定された各
推論ルーフL/、の有効性などを評価できるようにした
ファジィ推論装置及びファジィルール評価装置に関する
Detailed Description of the Invention (a) Industrial Application Field The present invention relates to a fuzzy inference device and a fuzzy rule evaluation system that are capable of evaluating the effectiveness of each set inference roof L/ in the fuzzy inference device. Regarding equipment.

山)発明の概要 この発明に係るファジィ推論装置及びファジィルール評
価装置は、実際にファジィ准論装=を作動させ、設定さ
れているファジィ推論ルールのファジィ推論結果(確定
値)に及ぼす影響度(言わば貢献度)を求めて各ルール
のを動性の評価を行うようにしたものである。
Summary of the invention A fuzzy inference device and a fuzzy rule evaluation device according to the present invention actually operate a fuzzy logic system and evaluate the degree of influence (determined value) of the set fuzzy inference rules on the fuzzy inference results (determined value). This method evaluates the dynamics of each rule in order to determine its degree of contribution.

(C)従来の技術 従来よりファジィ推論装置を用いるに際して、設定すべ
きメンバシップ関数やルールはおもに人間のオペレータ
が経験に基づいて決定している。
(C) Prior Art Conventionally, when using a fuzzy inference device, membership functions and rules to be set have been determined mainly by human operators based on experience.

しかし当初より最適なルールやメンバシップ関数を設定
することは困難であり、実際に作動させて、その動作状
態よりルール自体またはそのルールで用いるメンバシッ
プ関数の有効性を評価し、ルールを修正し再設定するこ
とが行われている。また、制御対象の正確なモデルを作
り、各ルールを予め評価して最適なルールを設定するこ
とが行われている。
However, it is difficult to set optimal rules and membership functions from the beginning, so it is necessary to evaluate the effectiveness of the rule itself or the membership function used in the rule by actually operating it, and then modifying the rule. A reconfiguration is being done. Additionally, an accurate model of the controlled object is created, each rule is evaluated in advance, and the optimal rule is set.

(d1発明が解決しようとする課題 ところが、前者の方法では各ルールの有効性を定量的に
表すことが出来ず、経験的にしか評価することが出来な
い、また、後者の方法では制御対象の正確なモデリング
が困難であるため、正確なルール評価が出来なかった。
(d1 Problem to be solved by the invention) However, the former method cannot quantitatively express the effectiveness of each rule and can only be evaluated empirically, and the latter method Accurate rule evaluation was not possible because accurate modeling was difficult.

なお、ファジィ推論装置には推論結果を示すモニタ機能
を備えるものもあるが、ルールの評価には不十分であっ
た。
Note that some fuzzy inference devices have a monitor function that shows the inference results, but this is insufficient for evaluating rules.

この発明の目的は、設定したルールが全体の推論に対し
てどの程度を効に作用しているかを定量的に求められる
ようにし、ルールまたは、そのルールで使用されるメン
バシップ関数を修正することにより推論精度を容易に向
上できるようにした、ファジィ推論装置及びファジィル
ール評価装置を提供することある。
The purpose of this invention is to make it possible to quantitatively determine how effective a set rule is on the overall inference, and to modify the rule or the membership function used in the rule. An object of the present invention is to provide a fuzzy inference device and a fuzzy rule evaluation device that can easily improve inference accuracy.

(a)yA8を解決す・るための手段 この発明の請求項(1)に係るファジィ推論装置は、前
件部メンバシップ関数発生器と、後件部メンバシップ関
数発生器と、前件部ラベルと後件部ラベル間の推論ルー
ルごとに推論結果を求めるファジィ演算手段及び各ルー
ルごとの推論結果から確定値を求めるデファジファイ手
段とからなるファジィ推論装置において、各推論ルール
の推論結果について前記確定値まわりのモーメントを求
めるモーメント演算手段を設けたことを特徴としている
(a) Means for Solving yA8 A fuzzy inference device according to claim (1) of the present invention comprises an antecedent membership function generator, a consequent membership function generator, and an antecedent membership function generator. In a fuzzy inference device comprising a fuzzy calculation means for obtaining an inference result for each inference rule between a label and a consequent part label, and a defuzzifying means for obtaining a definite value from the inference result for each rule, The present invention is characterized by the provision of moment calculation means for calculating moments around the value.

また、この発明の請求項(2)に係るファジィルール評
価装置は、前件部メンバクツブ関数発生器と、後件部メ
ンバシップ関数発生器と、前件部ラベルと後件部ラベル
間の推論ルールごとに推論結果を求めるファジィ演算手
段及び各ルールごとの推論結果から確定値を求めるデフ
ァジファイ手段とからなるファジィ推論装置の評価装置
であって、各推論ルールの推論結果について前記確定値
まわりのモーメントを求めるモーメント演算手段を設け
たことを特徴としている。
Further, the fuzzy rule evaluation device according to claim (2) of the present invention includes an antecedent part membership function generator, a consequent part membership function generator, and an inference rule between an antecedent part label and a consequent part label. An evaluation device for a fuzzy inference device comprising a fuzzy operation means for obtaining an inference result for each rule, and a defuzzifying means for obtaining a definite value from the inference result for each rule, the evaluation device for evaluating a fuzzy inference device, which calculates the moment around the definite value for the inference result of each inference rule The present invention is characterized in that it is provided with a means for calculating the moment to be determined.

(f)作用 この発明の構成例としてブロック図を第1図に示す。(f) Effect A block diagram is shown in FIG. 1 as an example of the configuration of this invention.

第1図において1〜4は前件部メンバシップ関数発生器
、前件部論理積回路、後件部メンバシップ関数発生器及
び後件部論理積回路などから構成されるファジィ演算手
段である。これらのファジィ演算手段1〜4にはそれぞ
れ入力信号が与えられ、ルールごとに推論結果が出力さ
れる。
In FIG. 1, reference numerals 1 to 4 are fuzzy calculation means comprising an antecedent membership function generator, an antecedent AND circuit, a consequent membership function generator, a consequent AND circuit, and the like. Input signals are given to these fuzzy calculation means 1 to 4, respectively, and inference results are output for each rule.

ファジィ演算手段1〜4に設けられている後件部メンバ
シップ関数の形はたとえば第2図に示すようなものであ
る。ここで各ラベルは ZR:出力をほぼ0にする S:出力を小さ(する M:出力を中程度にする L:出力を大きくする を意味している。
The form of the consequent membership function provided in the fuzzy calculation means 1 to 4 is as shown in FIG. 2, for example. Here, each label means ZR: make the output almost 0, S: make the output small (do it), M: make the output medium, L: make the output large.

このような後件部メンバシップ関数は後件部論理積回路
などによ・りいわゆる頭切りが行われ、たとえば第3図
に示すような台形状の出力が得られる。
Such a consequent membership function is subjected to so-called head truncation by a consequent logical product circuit or the like, and a trapezoidal output as shown in FIG. 3, for example, is obtained.

デファジファイ手段5はこれらの各推論結果を論理和す
る論理和回路及びその出力から確定値を演算する確定値
演算回路などから構成される。この論理和回路は前記各
台形出力を論理和して第3図にハンチングで示すような
領域を形成する。また、確定値演算回路はハツチング部
分の重心位置−t−Fを確定値として出力する。なお、
第3図においてXl、X2.X3およびX4はZR,S
、MおよびLの重心位置である。またSl、  S2.
  S3およびS4は後件部のメンバシップ関数のラベ
ルがZR,S、MおよびLである各ルールの推論結果(
面積)である。
The defuzzifying means 5 is composed of an OR circuit for ORing these inference results, a definite value calculation circuit for calculating a definite value from the output thereof, and the like. This logical sum circuit logically adds the respective trapezoidal outputs to form an area as shown by hunting in FIG. 3. Further, the determined value calculation circuit outputs the center of gravity position -tF of the hatched portion as a determined value. In addition,
In FIG. 3, Xl, X2. X3 and X4 are ZR,S
, M and L. Also, Sl, S2.
S3 and S4 are the inference results of each rule whose consequent membership function labels are ZR, S, M, and L (
area).

第1図に示したモーメント演算手段6はたとえば次のよ
うにして各ルールの貢献度を求める。
The moment calculating means 6 shown in FIG. 1 calculates the degree of contribution of each rule in the following manner, for example.

ルール1〜4の貢献度を八1〜A4とすればAI−IF
−XI   $31   ・・・(1)A2=  F−
X21  *S2   ・・・(2)A3−IF−X3
1  *S3   ・・・(3)A4−F−Xi   
*S4   ・・・(4)として求める。
If the contribution of rules 1 to 4 is 81 to A4, then AI-IF
-XI $31 ... (1) A2= F-
X21 *S2 ... (2) A3-IF-X3
1 *S3 ... (3) A4-F-Xi
*S4 ... Obtained as (4).

すなわちモーメント演算手段6はファジィ演算手段1〜
4の各推論結果とデファジファイ手段5から出力される
確定値とによって各推論ルールの推論結果について確定
値Fまわりのモーメントを貢献度として求める。
That is, the moment calculation means 6 is the fuzzy calculation means 1 to
4 and the definite value output from the defuzzifying means 5, the moment around the definite value F for the inference result of each inference rule is determined as the degree of contribution.

積分手段7は各推論ルールのモーメントを積分リセント
信号の入力時からの時間経過などに基づいて積分を行う
、更に表示手段8が各ルールごとに積分出力を表示する
The integrating means 7 integrates the moment of each inference rule based on the elapsed time from the input of the integral recent signal, and the display means 8 displays the integral output for each rule.

このようにルールごとに確定値に及ぼす影響度(貢献度
)を知ることができる。このことにより、たとえば貢献
度の高いルールはど有効に作用していて、貢献度の極端
に低いルールは不要である事などが判別できる。したが
って各ルールの貢献度を高めるように修正を行うことに
より、少ないルール数で推論精度の高いファジィ推論装
置を構成することができる。
In this way, it is possible to know the degree of influence (degree of contribution) each rule has on the final value. By this, it can be determined, for example, that rules with a high degree of contribution are working effectively, and rules with an extremely low degree of contribution are unnecessary. Therefore, by making modifications to increase the degree of contribution of each rule, it is possible to configure a fuzzy inference device with high inference accuracy using a small number of rules.

(1実施例 第4図にこの発明の実施例であるファジィ推論装置およ
びファジィルール評価装置のブロック図を示す。
(First Embodiment FIG. 4 shows a block diagram of a fuzzy inference device and a fuzzy rule evaluation device that are an embodiment of the present invention.

第4図において1.2.4はそれぞれファジィ演算部、
5はデファジファイ部であり、これらによってファジィ
推論装置を構成している。また図中100はファジィル
ール評価装置であり、ファジィ推論装置に接続すること
によって各ファジィルールを評価する。このファジィル
ール評価装置100をファジィ推論装置内に組込むこと
によってファジィルール評価機能を備えたファジィ推論
装置が構成されることになる。
In Fig. 4, 1.2.4 are respectively fuzzy operation units,
5 is a defuzzify section, which constitutes a fuzzy inference device. Further, numeral 100 in the figure is a fuzzy rule evaluation device, which evaluates each fuzzy rule by being connected to the fuzzy inference device. By incorporating this fuzzy rule evaluation device 100 into a fuzzy inference device, a fuzzy inference device equipped with a fuzzy rule evaluation function is constructed.

この例では各ファジィ演算部1.2・・・4にはそれぞ
れ二つの入力信号Vl、V2が入力される。ファジィ演
算部1において10.1)はそれぞれ前件部メンバシッ
プ関数発生器であり、101)にそれぞれ前件部第1項
の変数v1とラベルおよび第2項の変数v2とラベルが
入力される。これにより前件部メンバシップ関数発生器
10は■1のメンバシップ値とv2のメンバシップ値を
それぞれ発生する。前件部論理積回路1・2はいわゆる
m l n L −ma xルールのm l n Lル
ールによって、より小さい方のメンバシップ値を選択す
る。またファジィ演算部1において13は後件部メンバ
シップ関数発生器であり、後件部のラベル入力により後
件部メンバシップ関数を発生する、後件部論理積回路1
4は、13から発生される後件部メンバシップ値数に対
して前件部論理積回路12の出力に基づき、いわゆる頭
切りを行い、推論結果X1を出力する。同様にして他の
ファジィ演算部2・・・4も同様にして推論結果X2・
・・Xiを出力する。
In this example, two input signals Vl and V2 are input to each of the fuzzy calculation units 1, 2, . . . , 4, respectively. In the fuzzy operation unit 1, 10.1) is an antecedent membership function generator, and 101) is input with the variable v1 and label of the first term of the antecedent, and the variable v2 and label of the second term. . As a result, the antecedent membership function generator 10 generates the membership value of ``1'' and the membership value of v2, respectively. The antecedent logical product circuits 1 and 2 select the smaller membership value according to the so-called m l n L -max rule. Further, in the fuzzy operation unit 1, 13 is a consequent part membership function generator, and a consequent part AND circuit 1 generates a consequent part membership function by inputting a label of the consequent part.
4 performs so-called head truncation on the consequent membership value number generated from 13 based on the output of the antecedent part AND circuit 12, and outputs the inference result X1. In the same way, the other fuzzy calculation units 2...4 calculate the inference result X2.
...outputs Xi.

デファジファイ部5において論理和回路15は各推論結
果Xi、X2・・・Xiに対してminlma xルー
ルのmaxルールを演算する。r+1定値演算回路16
は論理和回路15の出力からその重心位置を求め確定値
Fを出力する。
In the defuzzifier 5, the OR circuit 15 calculates the max rule of the minlmax x rule for each inference result Xi, X2, . . . Xi. r+1 constant value calculation circuit 16
calculates the center of gravity position from the output of the OR circuit 15 and outputs the determined value F.

さてファジィルール評価装置100は次のように構成し
ている0図中61.62・・・64はそれぞれモーメン
ト演算手段に相当する回路である、重心・面積演算回路
17はファジィ演算部1から出力される推論結果x1の
重心位?i!(Xi)と面m(Sl)を求める。モーメ
ント演算回路18はデファジファイ部5から出力される
確定値Fと前記推論結果の重心位置及び面積から(1)
式に示した演算を行うことにより確定値回りのモーメン
トを求める。積分回路71.72・・・・74は各モー
メントを時間積分し、表示部81.82・・・84がそ
の値をグラフインク表示する。
Now, the fuzzy rule evaluation device 100 is configured as follows. In the figure, 61, 62, . . . , 64 are circuits corresponding to moment calculation means, respectively. The center of gravity/area calculation circuit 17 is an output from the fuzzy calculation section 1. What is the center of gravity of the inference result x1? i! (Xi) and surface m (Sl) are determined. The moment calculation circuit 18 calculates (1) from the final value F output from the defuzzifier 5 and the center of gravity position and area of the inference result.
The moment around the determined value is obtained by performing the calculation shown in the formula. Integrating circuits 71, 72, . . . , 74 integrate each moment over time, and display units 81, 82, . . . , 84 display the values in graphic ink.

(h1発明の効果 この発明によれば、各ルールのファジィ推論結果につい
て確定値まわりのモーメントを求めるよする影響度を定
量的に求めることができるようになり、各ルールの有効
性の変化を把握することができる、これによりたとえば
有効性の低いルールを削除することなどにより少ないル
ール数で精度の高い処理を行うことができるようになり
、ファジィボードまたはファジィチップ数を削減するこ
とができ、装置をコストダウンすることができる、また
、各ルールの貢献度に応じてルールを自動的に修正する
ようにフィードバックをかけることによって学習機能を
付加することも可能となる。
(h1 Effect of the invention According to this invention, it becomes possible to quantitatively determine the degree of influence by determining the moment around the determined value for the fuzzy inference result of each rule, and to understand changes in the effectiveness of each rule.) This makes it possible to perform highly accurate processing with fewer rules by, for example, deleting rules with low effectiveness, reducing the number of fuzzy boards or fuzzy chips, and reducing the number of fuzzy boards or chips. It is also possible to add a learning function by applying feedback to automatically modify the rules according to the contribution of each rule.

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

第1図はこの発明の構成例を示すブロック図である。第
2図および第3図は後件部メンバシップ関数および推論
結果の例を示す図である。第4図はこの発明の実施例で
あるファジィ推論装置及びファジィルール評価装置のブ
ロック図である。 10.1)−前件部メンバシップ関数発生器、13−後
件部メンバシップ関数発生器。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of the present invention. FIGS. 2 and 3 are diagrams showing examples of consequent membership functions and inference results. FIG. 4 is a block diagram of a fuzzy inference device and a fuzzy rule evaluation device that are embodiments of the present invention. 10.1)-Antecedent Membership Function Generator, 13-Consequent Membership Function Generator.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)前件部メンバシップ関数発生器と、後件部メンバ
シップ関数発生器と、前件部ラベルと後件部ラベル間の
推論ルールごとに推論結果を求めるファジィ演算手段及
び各ルールごとの推論結果から確定値を求めるデファジ
ファイ手段とからなるファジィ推論装置において、各推
論ルールの推論結果について前記確定値まわりのモーメ
ントを求めるモーメント演算手段を設けたことを特徴と
するファジィ推論装置。
(1) An antecedent part membership function generator, a consequent part membership function generator, a fuzzy calculation means for obtaining an inference result for each inference rule between an antecedent part label and a consequent part label, and a fuzzy calculation means for each rule. 1. A fuzzy inference device comprising a defuzzify means for obtaining a definite value from an inference result, characterized in that the fuzzy inference device is provided with a moment calculation means for determining a moment around the definite value for the inference result of each inference rule.
(2)前件部メンバシップ関数発生器と、後件部メンバ
シップ関数発生器と、前件部ラベルと後件部ラベル間の
推論ルールごとに推論結果を求めるファジィ演算手段及
び各ルールごとの推論結果から確定値を求めるデファジ
ファイ手段とからなるファジィ推論装置の評価装置であ
って、 各推論ルールの推論結果について前記確定値まわりのモ
ーメントを求めるモーメント演算手段を設けたことを特
徴とするファジィルール評価装置。
(2) An antecedent part membership function generator, a consequent part membership function generator, a fuzzy calculation means for obtaining an inference result for each inference rule between an antecedent part label and a consequent part label, and a fuzzy calculation means for each rule. An evaluation device for a fuzzy inference device comprising a defuzzifying means for calculating a definite value from an inference result, the fuzzy rule comprising a moment calculation means for calculating a moment around the determined value for the inference result of each inference rule. Evaluation device.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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