JPH02273834A - ファジィ推論装置 - Google Patents

ファジィ推論装置

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JPH02273834A
JPH02273834A JP1095858A JP9585889A JPH02273834A JP H02273834 A JPH02273834 A JP H02273834A JP 1095858 A JP1095858 A JP 1095858A JP 9585889 A JP9585889 A JP 9585889A JP H02273834 A JPH02273834 A JP H02273834A
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JP
Japan
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fuzzy
membership function
rules
inference
rule
Prior art date
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Pending
Application number
JP1095858A
Other languages
English (en)
Inventor
Yumi Saito
ゆみ 齊藤
Naoyuki Wakabayashi
尚之 若林
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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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】 (al産業上の利用分野 この発明は、時分割制御によりファジィ推論を行うファ
ジィ推論装置に関する。
(b1発明の概要 この発明に係るファジィ推論装置は、同一のファジィ演
算部で複数のルール又は複数の入力信号についてファジ
ィ推論できるようにして、全体として少ないファジィ演
算部で装置を構成できるようにしたものである。
(C)従来の技術 従来、ファジィ推論装置は、用いるファジィルールのル
ール数だけ並列にファジィ演算部が接続されてファジィ
推論が行われている。また、たとえば機械系のフィード
バック制御において、複数軸の位置制御にファジィ推論
装置を用いる場合、位置の偏差、速度及び加速度などを
入力信号とするファジィ演算部が各軸ごとに別個に設け
られるのが通常である。
(d)発明が解決しようとする!IK題しかしながら、
従来のこのようなファジィ推論装置においては、高速推
論が要求されない場合にも、ルールの数だけファジィ演
算部を必要とし、また入力信号のチャンネルごとにファ
ジィ推論装置を用いなければならない、このため、回路
を構成する部品点数が多くなり装置全体が大型化すると
ともにコスト高になるという問題があった。
この発明の目的は、ファジィ演算部を時分割制御するこ
とにより、同一のファジィ演算部で複数のファジィルー
ルを実行出来るようにし、又複数チャンネルの入力信号
についてファジィ推論できるようにして上記従来の問題
点を解消したファジィ推論装置を提供することにある。
((1)!!i!![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
プ関数と後件部メンバシップ関数及び前件部ラベルと後
件部ラベル間の推論ルールを設定することにより入力信
号に対するルール毎の推論結果を出力するファジィ演算
手段と、このファジィ演算手段に対して各ルール毎に前
件部メンバシップ関数と後件部メンバシップ関数を順に
設定する時分割制御手段と、 前記ファジィ演算手段の推論出力の最大値を保持するピ
ークホールド回路と、 このピークホールド回路の出力から確定値を求めるデフ
ァジファイ手段とから構成したことを特徴としている。
また、この発明の請求項2に係るファジィ推論装置は、
前件部メンバシップ関数と後件部メンバシップ関数及び
前件部ラベルと後件部ラベル間の推論ルールを設定する
ことにより入力信号に対するルール毎の推論結果を出力
するファジィ演算手段と、 このファジィ演算手段の推論出力から確定値を求めるデ
ファジファイ手段と、 前記ファジィ演算手段に対する入力信号を選択する入力
信号選択回路と、 前記デファジファイ手段の出力信号をホールドする複数
のサンプルホールド回路と、 これらのサンプルホールド回路に対する出力信号を選択
する出力信号選択回路と、 前記入力信号選択回路と出力信号選択回路を順に切り替
えるとともに、入力信号及び出力信号の切替毎に前記フ
ァジィ演算手段に対してルールに応じた前件部メンバシ
ップ関数と後件部メンバシップ関数を設定する時分割制
御手段とから構成したことを特徴としている。
(f1作用 この発明の構成例を第1図に示す。
第1図において1は以下に述べる各部に対してコードデ
ータ及び各種タイミング信号を発生する時分割制御部で
ある。2は1〜nの複数チャンネルの入力信号の内単一
チヤンネルの信号を選択するマルチプレクサ、3はファ
ジィ演算を行うファジィチップであり、時分割制御部l
により設定された各メンバシップ関数と推論ルールに従
って入力信号x、y、zに対してファジィ演算を行い、
推論結果を出力する。ピークホールド回路4はファジィ
チップ3からの推論結果である出力信号の最大値を保持
する。デファジファイチップ5は複数のピークホールド
回路4の信号から確定値を求め電圧信号として出力する
。また図中6はデファジファイチップ5の出力信号を複
数のサンプルホ−ルド回路7に対して選択的に出力する
デマルチプレクサである。
マルチプレクサ2に入力される複数チャンネルの入力信
号はそれぞれx、  y、  zの信号からなり、これ
らはたとえば位置偏差、速度、加速度に相当する13号
であり、これらの入力信号がファジィチップ3に与えら
れる1時分割制御部1からファジィチップ3に対して与
えられる信号としてA。
aは入力信号Xに関する前件部メンバシップ関数とその
波形の選択信号である。B、bは入力信号yに関する前
件部メンバシップ関数とその波形の選択信号である@ 
c、  Cは入力信号2に関する前件部メンバシップ関
数とその波形の選択信号である。更にり、dは後件部メ
ンバシップ関数とその波形の選択信号である。ファジィ
チップ3は時分割制御部1から与えられる各メンバシッ
プ関数とその波形の選択信号により各メンバシップ関数
を発生し、入力信号x、y、zについて前件部論理演算
及び後件部論理演算を行い、推論結果を出力する。
この発明の請求項1に係るファジィ推論装置においては
、時分割制御手段は、ファジィ演算手段に対して各ルー
ル毎に前件部メンバシップ関数と後件部メンバシップ関
数を順に設定する。したがって第1図においては時分割
制御部1が予め設定されている複数のルールの前件部の
各項に対応する3つのメンバシップ関数および後件部の
メンバシップ関数を定めることによってファジィチップ
3がそのルールを実行することになる。各ルールの推論
結果はピークホールド回路4が保持するため、すべての
ルールについてファジィ演算を行うことによりピークホ
ールド回路4にいわゆるm1ni−1IIaXルールの
WaXルールを実行する。そしてデファジファイチップ
5はピークホールド回路4の複数の出力信号のたとえば
重心位置を確定値として求める。
この発明の請求項2に係るファジィ推論装置においては
、時分割制御手段が入力信号選択回路と出力信号選択回
路を順に切り替えるとともにファジィ演算手段に対して
ルールに応じた各メンバシップ関数を設定する。すなわ
ち第1図においては時分割制御部1がマルチプレクサ2
を選択することにより入力1〜nのチャンネルを切り替
え、デマルチプレクサ6を選択することにより複数のサ
ンプルホールド回路7のうち何れか一つに確定値を選択
的に出力する。したがって入力1〜nの各入力に応じて
推論確定値が出力1〜nに順次時分割出力される。
このように、この発明の請求項1に係るファジィ推論装
置では複数のルールを同一のファジィ演算手段により実
行させることができ、請求項2に係るファジィ推論装置
では同一のファジィ演算手段により複数の入力(チャン
ネル)に対するファジィ推論が可能となる。
(a実施例 第1図に示したファジィチップ3はたとえば第2図に示
すように構成する。第2図において1011.12はそ
れぞれルールを表す前件部の各項に対応するメンバシッ
プ関数を発生する汎用のメンバシップ関数発生器である
。メンバシップ関数発生器10は信号A及びaによりメ
ンバシップ関数のラベルと波形を表すコードが与えられ
、そのメンバシップ関数における入力信号Xのメンバシ
ップ値を発生する。メンバシップ関数発生器11.12
も同様にメンバシップ関数のラベルと波形を表すコード
が与えられ、それらのメンバシップ関数における入力信
号y、zのメンバシップ値を発生する。前件部論理積回
路13は3つのメンバシップ関数発生器10,11.1
2から出力されるメンバシップ値の内置も小さな値を選
択する、これによりいわゆるm1nt−Ilaxルール
のm1ntルールを実行する。また図中14は後件部の
メンバシップ関数を発生する回路であり、後件部メンバ
シップ関数のラベルとその波形を表すコードD、  d
に応じて後件部メンバシップ関数を発生する。後件部論
理積回路15は14から発生される後件部メンバシップ
関数に対して前件部論理積回路13からの推論結果を当
てはめて、いわゆる頭切りを行い(論理積をとり)、台
形部を推論結果として出力する。なお、前件部メンバシ
ップ関数と後件部メンバシップ関数はたとえば何れもN
L、NMNS、ZR,PS、PM、PL等の7種類のラ
ベルで表し、信号A、B、C,Dはそれぞれ3bitで
構成する。また各関数の形(図形)は三角形や台形等の
3種類を表し、信号a、b、c、dはそれぞれ2bit
で構成する。
第1図に示した時分割制御部1は第3図に示すようにマ
イクロプロセッサにより構成することができる。第3図
においてCPU20は時分割制御部全体を統括する処理
を行う、ROM21にはそのプログラムが予め書き込ま
れている。RAM22は複数のルールなどを記憶する領
域及びその他のワーキングエリアとして用いられる。キ
ーボード23は複数のルールを設定する際に用いられ、
CPU20は!10ボート24を介してキー人力内容を
読み込み、後述する、ルールを表すデータとしてRAM
22に書き込む、またCPU20は110ボート25を
介して第1図に示したマルチプレクサ2に対する入力選
択信号、ピークホールド回路4に対するピークホールド
リセット信号、デファジファイチップ5に対する制御信
号(デファジファイ取り込み信号および確定値出力タイ
ミング信号)、デマルチプレクサ6に対する出力選択信
号およびサンプルホールド回路7に対するサンプルボー
ルド信号を必要なタイミングで発生する。またCPU2
0はI10ボート26を介して前記ファジィチップ3に
対して各メンバシップ関数のラベル及び波形を表すコー
ドを必要なタイミングで与える。
第4図(A)〜(C)は前記RAM22内に四き込まれ
るルールの内容を示している。同図においてA、aは前
件部の第1項のメンバシップ関数のラベルとその波形を
表すコードデータ、B、  bは前件部第2項のメンバ
シップ関数のラベルとその波形を表すコードデータ、C
,cは前件部第3項のメンバシップ関数とその波形を表
すコードデータである。更にり、dは後件部のメンバシ
ップ関数のラベルとその波形を表すコードデータである
。また数字の10の位は入力信号のチャンネル番号、1
の位は一つの入力信号に対するルールの番号を表してい
る。したがって同図(A)は第1チヤンネルのm個のル
ールについてのデータ、(B)は第2チヤンネルのm個
のルールについてのデータ、(C)は第nチャンネルの
m個のルールについてのデータをそれぞれ示している。
次に第3図に示した時分割制御部の処理手順を第5図に
示す。
第5図においてiは入力信号のチャンネル番号jは実行
すべきルールの番号である。まずlを初期値lに設定し
、ピークホールド回路をリセットし、マルチプレクサ2
の入力を1番目のチャンネル(この時1=1であるから
入力1)を選択する(n 1−+n 2−+n 3) 
@続いてjに初期値1を設定し、前記ルールデータを読
み出すとともにファジィチップ3に対して各メンバシッ
プ関数を設定する(n4−n5)すなわちn5ではl及
びJで示されるルールデータAij、  aij、 B
ij+  bijCij、  cij、  Dij、 
 dijをRAMから読み出し、それぞれコードデータ
A、a、B、b、C,CD、dとしてファジィチップ3
へ出力する。これによりファジィチップ3はチャンネル
番号iの入力信号についてj番目のルールを実行し、推
論結果をピークホールド回路4へ出力する。
この動作は同一チャンネルで全てのルールについて行う
@  (n 6−n ?−n 5・・・)。
m個のルールについてファジィ演算を終了すれば、デフ
ァジファイチップ5に対して信号の取り込み指令を出力
する(n8)。これによりデファジファイチップ5はピ
ークボールド回路4の信号を入力してその重心位置に相
当する電圧信号を確定値として出力する。続いてデマル
チプレクサ6に対して出力選択信号を与え、1番目の出
力端子から確定値を出力する(n9)。更にデファジフ
ァイチップ5に対して確定値出力タイミング信号を与え
るとともに、サンプルホールド回路7に対してホールド
信号を与え、確定値に相当する電圧信号をホールドさせ
る(nlo)。以上の動作を各チャンネル毎に順次行う
 (n11→n12−+n2・・・)、最後のチャンネ
ルについて処理を終了すれば、再び第1チヤンネルから
同様の処理を繰り返す(1111→n1→・・・)。
第5図に示した時分割制御部の手順をタイミングチャー
トで表せば第6図のようになる。同図に示すように、各
ルールを実行させつつ入力信号のチャンネルを順次選択
することによって単一のファジィチップを用いて複数の
ルール及び複数の入力信号について時分割にファジィ推
論を行うことができる。
ファジィチップのファジィ演算の所要時間は切替オーバ
ーヘッドを含めて2μsecとし、1番目のチャンネル
について3番目のルールを実行するタイミングをt  
(i、J)で表せばファジィ演算の各時刻は第7図に示
すようになる。この例では入力信号のチャンネル数は3
に限定している。
このように入力信号の1チヤンネル当たりの推論時間は
2・m(μ5ec)となり、推論のサイクルタイムは6
・m(μ5ec)となる。ここでルール数m=10とす
れば、推論のサイクルタイムは60μsecとなる。
以上に示した実施例では、マルチプレクサを介してファ
ジィチップに入力信号を与えてサンプルホールド回路か
ら所定のチャンネルに出力を行った後、マルチプレクサ
2を切り替えることによって順次時分割制御を行う例で
あったが、これをいわゆるパイブライ・ン処理によって
制御することもできる。その場合のタイミングチャート
を第8図に示す。
このようにデファジファイチップ5による確定値演算を
行うと同時に入力選択及びピークボールド回路のリセッ
トを行い、次のチャンネルの入力についての推論を並行
して行う、すなわちデファジファイチップ5による確定
値演算が行われれば出力選択を行い、確定値を出力する
とともにサンプルホールド回路7をホールドする(書き
換える)、ファジィチップ3が全てのルールを実行した
後デファジファイチップ5に対して信号の取り込み指令
を出力し、その直後ピークホールド回路をリセットする
とともに入力選択を行う、このようにしてファジィ推論
と確定値演算をほぼ並行して行うことにより処理速度を
高めることができる。
(h)発明の効果 請求項1に係る発明によれば、同一のファジィ演算部で
複数のルールを時分割で順次実行出来るようになり、ル
ール数の多い:il ′4TJに対しても少ないファジ
ィ演算部で推論させることができる。また、請求項2に
係る発明によれば、同一のファジィ演算部で複数の入力
信号に対して時分割的にファジィ推論を実行させること
ができる。これにより部品点数が少なく小型で低コスト
なファジィ推論′!:2置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
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図はこの発明の実施例におけるファジィチップの構成
を示すブロック図、第3図は時分割制御部のブロック図
である。第4図はルールデータの記憶例を示す図、第5
図は時分割制御部の処理手順を表すフローチャートであ
る。第6図は時分割制御部の処理手順を表すタイミング
チャー!・である、第7図は各ルールの実行時刻の例を
示す図である。第8図は他の実施例における時分割制御
部の処理手順を表すタイミングチャートである。 2−マルチプレクサ(入力信号選択回路)、6−デマル
チプレクサ(出力信−吟選択回路)、10.11,12
.14−メンバシンプ関数発生器。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)前件部メンバシップ関数と後件部メンバシップ関
    数及び前件部ラベルと後件部ラベル間の推論ルールを設
    定することにより入力信号に対するルール毎の推論結果
    を出力するファジィ演算手段とこのファジィ演算手段に
    対して各ルール毎に前件部メンバシップ関数と後件部メ
    ンバシップ関数を順に設定する時分割制御手段と、 前記ファジィ演算手段の推論出力の最大値を保持するピ
    ークホールド回路と、 このピークホールド回路の出力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。
  2. (2)前件部メンバシップ関数と後件部メンバシップ関
    数及び前件部ラベルと後件部ラベル間の推論ルールを設
    定することにより入力信号に対するルール毎の推論結果
    を出力するファジィ演算手段とこのファジィ演算手段の
    推論出力から確定値を求めるデファジファイ手段と、 前記ファジィ演算手段に対する入力信号を選択する入力
    信号選択回路と、 前記デファジファイ手段の出力信号をホールドする複数
    のサンプルホールド回路と、 これらのサンプルホールド回路に対する出力信号を選択
    する出力信号選択回路と、 前記入力信号選択回路と出力信号選択回路を順に切り替
    えるとともに、入力信号及び出力信号の切替毎に前記フ
    ァジィ演算手段に対してルールに応じた前件部メンバシ
    ップ関数と後件部メンバシップ関数を設定する時分割制
    御手段とからなるファジィ推論装置。
JP1095858A 1989-04-14 1989-04-14 ファジィ推論装置 Pending JPH02273834A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05173383A (ja) * 1991-04-24 1993-07-13 Ricoh Co Ltd 画像形成方法
EP0574713A2 (en) * 1992-06-17 1993-12-22 Motorola, Inc. A method for operating a digital data processor to perform a fuzzy rule evaluation operation
KR100519862B1 (ko) * 1995-12-11 2005-11-29 프리스케일 세미컨덕터, 인크. 퍼지논리규칙들을평가하기위한회로및방법

Cited By (4)

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