JPH03119403A - ファジィ推論に基づく制御方式 - 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〉 本発明は制御装置に関係し、特にファジィ推論により操
作量を計算し、制御を行うファジィ制御窓させるメンバ
ーシップ関数とファジィ制御規則を用意し、第一操作量
出力部には該出力操作量を小さく変化させて該操作量の
微調整を行い、制御精度を高める作用をさせ、第二操作
量出力部には該出力操作量を大きく変化させて目標値か
らの偏差が大きいときに少ない操作量出力回数で速く状
態量を目標値に近づけるという作用をさせることＰＩＤ
などの制御方式が一般的であった。

しかし、近年熟練オペレータの持つ知識や経験によるノ
ウハウを規則化してファジィ推論により制御を行うとい
うファジィ制御方式により、従来の方式ではうまく制御
できないプロセスなとの制御を可能とする事例が多くな
ってきた（日経エレクトロニクス、＋９８７．７．２７
、Ｎ　ｏ　、４２６　）。

そこでまず、最も多く使用されているファジィ制御方式
について概略を述べる。ファジィ制御規則は、 Ｂ＋：　　　ｉｆ　　ｘ＋　　ｉｓ　　Ａ＋＋　　ａｎ
ｄ　　Ａ２　　ｉｓ　　Ａｌ２　　ａｎｄＨ＋Ｈｇｎ　
　ｉｓ　　Ａｌｎ　　ｔｈｅｎ　　ｙ　　ｉｓ　　Ｂ＋
Ｒ２：　　　ｉｆ　　ｘ＋　　ｉｓ　　Ａ２１　　ａｎ
ｄ　　Ａ２　　ｉｓ　　Ａ２２　　ａｎｄ・・・ｘｎ　
ｉｓ　　Ａ２ｎ　　ｔｈｅｎ　　ｙ　　ｉｓ　　８２を
適用し、各々の規則ごとに入力のファジィ変数への適合
度を予め定義されているメンバーシップ関数により求め
る。得られた適合度により出力のファジィ変数（これに
ついても予めメンバーシップ関数が定義されている。）
を切る。最後に全規則に対して切り取ったファジィ変数
の論理和をとり、その重心の値を出力値として制御対象
に加え制御を行う。

〈発明が解決しようとする問題点〉 という形で記述される。ここで、 Ｒ１，Ｒ２，・・・ＲＩＩ：ファジィ制御規則Ｘ＋、Ｘ
２．・・・、Ｘ、：入力変数 ｙ　　　　　　　：出力変数 ＡｌｌｌＡｌ２＋・・壷、Ａ、：入力のファジィ変数８
１１８２１・・・、Ｂ、：出力のファジィ変数である。

ファジィ推論は入力変数に対して該規則また、入力変数
Ｘは制御対象の目標値と実測値から次式で計算される偏
差であるとする。

Ｘ＝目標値−実測値　　　　　　　　（１）目標値は第
二図のファジィ変数の台０と対応づける（ｘ＝０）。ａ
はＸがファジィ変数と対応する上限の値でそれを超える
Ｘに対してはファジィ変数のＰＢへの適合度が１となる
。−ａについては符号が異なること以外は同様である。

ｙについては出力値Ｏをファジィ変数の台０と対応づけ
、最大出力量、最小出力量をそれぞれす。

−すと対応づけるとする。

ａを小さくし、ｂもそれと対応して適度に小さくすれば
制御精度を良くすることはできるが、ａを超える大きな
偏差Ｘに対しては制御回数が多くなったり、また、　１
回の制御に対してかかる時間が無視できない場合にはさ
らにその時間も大きな第一図に本発明のファジィ推論に
基づく制御方式の原理ブロック図を示す。図において１
は制御対象システムである。

２は測定部であり制御対象システムのデータを測定しこ
れを第一および第二操作量出力部の入力変数として与え
る。

３は操作量設定部であり、第一および第二操作量出力部
より出力された操作量を実際に加える出力量にして制御
対象システム１へ加える。

問題が多い。

本発明の目的はこのような問題に対してなされたもので
あり、小さな範囲の入力に対しても制御精度を落とすこ
とがなく、また大きな範囲の人力に対しても制御回数を
増やさず、応答速度の速い制御を可能とする方式を提供
するものである。

く問題を解決するための手段〉 ６は操作量合成部であり、第一操作量と第二操作量を合
成する。

く作用〉 制御対象システム１の状態量は測定部２により計測され
、入力変数として第一操作量出力部４に人力される。

第一操作量出力部４では、入力変数の値に対し、ファジ
ィ制御規則が適用され、ファジィ推論が行われ、第一操
作量ｙｌが出力される。

第二操作員出力部５においては第二操作量出力部と同様
に入力変数の値に対して、ファジィ推論が行われ、第二
操作ｊＩ　ｙ　２が出力される。

操作量合成部６は第一操作量ｙｌと第二操作量ｙ２を合
成した操作量ｙを出力する。そして、該操作量を操作量
設定部３に加える。

このファジィ制御方式により、入力変数の値が広範囲に
わたってもそれに対して適切な操作量を力変数は一個と
しである）は Ｒ＋＋：　　ｉｆ　ｘ　　ｉｓ　ＰＳ　　ｔｈｅｎ　７
＋　　ｉｓ　　ＰＳ’Ｒ１２：　　ｉｆ　ｘ　ｉｓ　２
０　ｔｈｅｎ　ｙｌ　ｉｓ　ＺＯ’である。そして、第
三図上段に示すようにファジィ推論が行われ、第一操作
ｆｆ１ｙ＋ｐが出力される。

一方、第二操作量出力部においては規則Ｒ２１：　　ｉ
ｆ　ｘ　ｉｓ　ＺＯ”　ｔｈｅｎ　７２　ｉｓ　２０”
’が適用され、第三図下段のようにファジィ推論が行わ
れ、第二操作量ｙ２ｐが出力される。そして操作量合成
部において求める総合判断の操作ｆｆ１（ｙ）本発明に
かかるファジィ推論に基づく制御方式の一実施例につい
て第二図から第四図により説明する。本例は水温制御の
例である。

本例において、小人力Ｘに対し、使用するメンバーシッ
プ間数は第二図に示すものである。人力ｘ＝ｐのとき（
第三図参照）は第一操作量出力部において適用される規
則（ｌｉＪ単のため条件部の人ｙ＝　３／＋ｏとなる。

ここて、　５’＋ｐは概して小さい値に設定されている
。

次に、大入力ｘ＝ｑ　（第四図参照）のときは図中上段
に示すように第一操作量出力部において適用される規則
が Ｒ１３：　　ｉｆ　ｘ　ｉｓ　ＰＨｔｈｅｎ　ｙｌ　ｉ
ｓ　ＰＨである。同様にファジィ推論が行われ、第一操
作量ｙｌｑが出力される。

第二操作量出力部においては図中中段に示すように規則 Ｒ２２：　　ｉｆ　ｘ　ｉｓ　ＰＢ’　ｆ、ｈｅｎ　７
２　ｉｓ　Ｐａ”が適用され、ファジィ推論により第二
操作量ｙ２ａが出力される。そして操作量合成部におい
て操作量（ｙ）が式（２）により計算され（ただし、ｙ
＝５’ｌｑ−ｙ２＝Ｖ２ａ）ｓ　　５’＝ｙ＋ａ”３’
２ａ　となる〇ここで、式（２）においてｙｌｑは概し
て小さい値であり、それに比較してＶ２ｏはかなり大き
い値を高く保つことができ、それが大きいときには制御
回数を少なくてき、その結果として応答速い制御が可能
となるので、ファジィ制御の特性の向上第一図は本発明
の原理ブロック図である。

１：　制御対象システム、２：　測定部、３：　操作量
設定部、４：　第一操作量出力部、４１：　　第一ファ
ジィ制御規則部、４２：　　第一ファジィ推論部、第二
操作量出力部のメンバーシップ間数がクリスプ関数の場
合の一例を第四図下段に示す。このときは、上記の第二
操作量出力部から第二操作量ｙ２ａ＝ｙｃが出力される
。

〈発明の効果〉 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、目標
値からの偏差が小さいときには制御精度ツブ関数例であ
る。

第三図は本発明の一実施例における推論の例（入力が小
さいとき）を示す図である。

第四図は本発明の一実施例における推論の例（入力が大
きいとき）を示す図である。

＝９− ０− 嫁＼謎會←も９吹 韓Ｉ（爛辷に＋Δε歌 区ゴ 手続補正書く方式） 明　　　細　　書 平成　２年Ｓ月ジｙ日

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）制御対象である状態量と、あるいはそれから計算
   される量とを入力変数とし、該変数に対し、予め定義さ
   れているメンバーシップ関数とファジィ制御規則を用い
   て行うファジィ推論により得られる結論から出力操作量
   を計算し、該操作量を制御対象に加える制御装置におい
   て、二つの操作量出力部を設け、一方を第一操作量出力
   部、 第二操作量出力部とし、それぞれに入力変数に対応させ
   るメンバーシップ関数とファジィ制御規則を用意し、第
   一操作量出力部には該出力操作量を小さく変化させて該
   操作量の微調整を行い、制御精度を高める作用をさせ、
   第二操作量出力部には該出力操作量を大きく変化させて
   目標値からの偏差が大きいときに少ない操作量出力回数
   で速く状態量を目標値に近づけるという作用をさせるこ
   とを特徴とした制御方式。
2. （２）第二操作量出力部にメンバーシップ関数の代わり
   にクリスプ関数を用いたことを特徴とする特許請求範囲
   第１項記載のファジィ推論に基づく制御方式。