JPH03271806A - Fuzzy controller - Google Patents

Fuzzy controller

Info

Publication number
JPH03271806A
JPH03271806A JP2071166A JP7116690A JPH03271806A JP H03271806 A JPH03271806 A JP H03271806A JP 2071166 A JP2071166 A JP 2071166A JP 7116690 A JP7116690 A JP 7116690A JP H03271806 A JPH03271806 A JP H03271806A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
value
output
unit
input
learning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2071166A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2559879B2 (en
Inventor
Arimichi Oowada
大和田 有理
Nobuo Watabe
信雄 渡部
Akira Kawamura
旭 川村
Ryusuke Masuoka
竜介 益岡
Kazuo Asakawa
浅川 和雄
Shigenori Matsuoka
松岡 成典
Hiroyuki Okada
浩之 岡田
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.)
Fujitsu Ltd
Fuji Facom Corp
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Fuji Facom Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd, Fuji Facom Corp filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP2071166A priority Critical patent/JP2559879B2/en
Publication of JPH03271806A publication Critical patent/JPH03271806A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2559879B2 publication Critical patent/JP2559879B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To easily change an arithmetic function to an AND operation used from conventionally, while realizing an arithmetic function of a limit product as an antecedent part operation by constituting an antecedent part arithmetic means of a hierarchical network structure part to which a value by which a limit product value of an input signal value is outputted as an internal state of an internal coupling from an output layer is set. CONSTITUTION:A hierarchical network part 20 operates to calculate a limit product value of an input signal value inputted to an input layer and outputs it to a consequent part arithmetic part 18 in accordance with a data converting function prescribed by a hierarchical network structure which said part has by itself and an internal state value allocated to an internal coupling of its hierarchical network structure. In such a way, an antecedent part arithmetic part 17 executes a processing to calculate a limit product value of a truth value of an antecedent part membership function calculated by an antecedent part truth value calculating part 16 and to determine it as an application value to the consequent part. Accordingly, the motor appropriate control is realized, and by changing the value of the internal state value, its arithmetic contents can be changed freely.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 ファジィ制御ルールに従って制御状態量に対応する制御
操作量を算出して出力するファジィ制御器に関し、 ファジィ制御ルールの前件部演算として限界積の演算機
能を実現しつつ、従来から使用されている論理積演算へ
の変更も容易に可能ならしめることを目的とし、 前件部演算手段を、入力信号値を分配する入力ユニット
と、前段層からの入力と該入力に対して乗算されるべき
内部状態値とを受け取って積和値を得るとともに、該積
和値を関数変換することで出力を得る基本ユニ7トとを
構成単位として、複数の入力ユニントを入力層とし、か
つ1つ又は複数の基本ユニットを中間層として1つ又は
複数段の中間層を備え、かつ1つの基本ユニットを出力
層とし、入力層と最前段の中間層との間、中間層相互間
及び最終段の中間層と出力層との間で内部結合が構成さ
れるとともに、該内部結合の内部状態値として出力層か
ら入力信号値の限界積値が出力されることになる値が設
定される階層ネットワーク構造部でもって構成する。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding a fuzzy controller that calculates and outputs a control manipulated variable corresponding to a control state quantity according to a fuzzy control rule, a marginal product calculation function is realized as an antecedent calculation of the fuzzy control rule. However, with the aim of making it possible to easily change to the logical product operation that has been used conventionally, the antecedent operation means is divided into an input unit that distributes input signal values, an input from the previous layer, and an input unit that distributes input signal values. A basic unit that receives an internal state value to be multiplied by the input to obtain a product-sum value, and converts the product-sum value into an output to obtain an output. One or more intermediate layers are provided as an input layer and one or more basic units as an intermediate layer, one basic unit is an output layer, and an intermediate layer is provided between the input layer and the foremost intermediate layer. An internal connection is formed between the layers and between the final intermediate layer and the output layer, and a value at which the marginal product value of the input signal value is output from the output layer as the internal state value of the internal connection. It consists of a hierarchical network structure section in which the following information is set.

御操作量を算出して出力するファジィ制御器に関し、特
に、ファジィ制御ルール中に記述される前件部演算とし
て限界積の演算機能を実現しつつ、従来から使用されて
いる論理積演算への変更も容易に可能ならしめるファジ
ィ制御器に関する。
Regarding the fuzzy controller that calculates and outputs the control operation amount, in particular, it is possible to realize the marginal product calculation function as an antecedent operation described in the fuzzy control rule, and also to implement the conventional logical product operation. The present invention relates to a fuzzy controller that can be easily modified.

新しい制御処理方式として、ファジィ制御が普及しつつ
ある。このファジィ制御は、人間の判断等のあいまいさ
を含む制御アルゴリズムを1f−then形式で表現し
、ファジィ推論に従ってこの制御アルゴリズムを実行し
ていくことで、検出される制御状態量から制御操作量を
算出して制御対象を制御していくものである。このファ
ジィ制御を実現するファジィ制御器は、制御アルゴリズ
ムのもつあいまいさを吸収するために、制御アルゴリズ
ム中に記述される演算機能を容易に変更できるような構
成にしていく必要がある。
Fuzzy control is becoming popular as a new control processing method. This fuzzy control expresses a control algorithm that includes ambiguity such as human judgment in a 1f-then format, and executes this control algorithm according to fuzzy reasoning to calculate the control operation amount from the detected control state amount. It calculates and controls the controlled object. The fuzzy controller that implements this fuzzy control needs to be configured so that the arithmetic functions described in the control algorithm can be easily changed in order to absorb the ambiguity of the control algorithm.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、ファジィ制御ルールに従ってファジィ推論を
実行することで制御状態量に対応する制〔従来の技術] ファジィ制御ルールは、 if x、  is big and x、  is 
5lIlall  then y、  is  big
という形式(IF部は前件部と呼ばれて、温度データ等
の制御状態量についての条件を記述する部分であり、T
HEN部は後件部と呼ばれて、操作端等の制御操作量に
ついての条件を記述する部分である)に従って制御論理
を記述するものであって、ファジィ制御器は、制御対象
の制御論理として用意されるこのような複数のファジィ
制御ルールを管理するとともに、各ファジィ制御ルール
中に記述される「大きい」とか「小さい」とかいうよう
なあいまいな言語表現の意味をメンバーシップ関数とし
て定量化して管理する構成を採ることになる。
The present invention provides control corresponding to control state quantities by executing fuzzy inference according to fuzzy control rules. [Prior art] The fuzzy control rules are: if x, is big and x, is
5lIllall then y, is big
(The IF part is called the antecedent part and is the part that describes the conditions for control state quantities such as temperature data, and T
The HEN part is called the consequent part, and is a part that describes the conditions for the control operation amount of the operating end, etc.), and the fuzzy controller describes the control logic according to the control logic of the controlled object. In addition to managing such multiple fuzzy control rules that are prepared, the meaning of ambiguous linguistic expressions such as "large" and "small" written in each fuzzy control rule is quantified and managed as a membership function. We will adopt a configuration that does this.

そして、ファジィ制御器は、制御対象から温度データや
水位データ等の制御状態量が与えられると、先ず最初に
、管理している制御状態量のメンバーシップ関数(前件
部メンバーシップ関数となる)から与えられた制御状態
量がもつメンバーシップ関数値(真理値)を算出する0
次に、最小値を選択するという前件部演算に従って、各
ファジィ制御ルールにおける後件部に対しての適用値を
決定する処理を実行する。すなわち、上述のファジィ制
御ルールの例で説明するならば、’x  isbig」
の真理値が’o、g”で、rxz is small」
の真理値が“0.5”である場合には、前件部演算に従
って、この“0.5”をそのファジィ制御ルールの後件
部に対しての適用値として決定するよう処理するのであ
る。
When the fuzzy controller is given control state quantities such as temperature data and water level data from the controlled object, it first calculates the membership function (antecedent membership function) of the control state quantity that it is managing. Calculate the membership function value (truth value) of the control state quantity given from 0
Next, in accordance with the antecedent computation of selecting the minimum value, a process is executed to determine the applicable value for the consequent in each fuzzy control rule. In other words, to explain using the fuzzy control rule example above, 'x isbig'
The truth value of is 'o, g', rxz is small'
If the truth value of is "0.5", processing is performed to determine this "0.5" as the applied value to the consequent part of the fuzzy control rule according to the antecedent part operation. .

続いて、ファジィ制御器は、最大値を選択するという後
件部演算に従って、同一の制御操作量の同一のメンバー
シップ関数(後件部メンバーシップ関数となる)につい
て与えられる各ファジィ制御ルールの後件部に対しての
適用値から、そのメンバーシップ関数に対しての適用値
を決定する処理を実行する。すなわち、上述のファジィ
制御ルールで後件部の「ylisbig」に対して“0
.5”を適用値とし、一方、別のファジィ制御ルールで
もって’y+ is bigJに対して“0.6”を通
用値とする場合には、後件部演算に従って、この“0.
6“を制御操作量yIのr big Jのメンパーンツ
ブ関数に対しての適用値として決定するよう処理するの
である。
Subsequently, the fuzzy controller follows each fuzzy control rule given for the same membership function (which becomes the consequent membership function) of the same control manipulated variable according to the consequent operation of selecting the maximum value. A process is executed to determine the applied value for the membership function from the applied value for the subject. In other words, in the above fuzzy control rule, the consequent “ylisbig” is set to “0”.
.. 5" is the applied value, and on the other hand, if another fuzzy control rule is used to set "0.6" as the universal value for 'y+ is bigJ, then this "0.
6" is determined as the value applied to the member-parts function of r big J of the control operation amount yI.

続いて、ファジィ制御器は、決定された適用値に従って
制御操作量のメンバーシップ関数を縮小するとともに、
同一の制御操作量についてのこの縮小されたメンバーシ
ップ関数の関数和の図形の重心を求める等の処理に従っ
て、ファジィ推論値である制御操作量を算出して操作端
等に出力するという処理を実行することになる。すなわ
ち、制御操作量y、のr big 」のメンバーシップ
関数をその決定された適用値に従って縮小し、別のファ
ジィ制御ルールから求められる制御操作量y1のrsm
all」等のメンバーシップ関数をその決定された適用
値に従って縮小するとともに、それらのメンバーシップ
関数の関数和の図形の重心を求める等の処理に従って、
ファジィ制御器としての出力となる制御操作量を算出す
るよう処理するのである。
Subsequently, the fuzzy controller reduces the membership function of the control manipulated variable according to the determined application value, and
In accordance with the process of finding the center of gravity of the figure of the function sum of this reduced membership function for the same control operation amount, the process of calculating the control operation amount, which is a fuzzy inference value, and outputting it to the operation terminal etc. I will do it. That is, the membership function of the control operation amount y, ``r big'' is reduced according to its determined application value, and the control operation amount rsm of the control operation amount y1 obtained from another fuzzy control rule is
According to the process of reducing the membership functions such as "all" according to the determined application value, and determining the center of gravity of the figure of the sum of the functions of those membership functions,
Processing is performed to calculate the control operation amount that is the output of the fuzzy controller.

このような構成を採るファジィ制御器にあって、従来で
は、上述したように、入力信号値の最小値を選択して出
力するという演算処理を実行する前件部演算機能を備え
るよう構成していた。そして、この前件部演算機能をプ
ログラム手段でもって実装するよう構成していた。
Conventionally, fuzzy controllers with such a configuration are equipped with an antecedent calculation function that performs calculation processing to select and output the minimum value of the input signal value, as described above. Ta. The antecedent calculation function is implemented by a program means.

(発明が解決しようとする課題] しかしながら、ファジィ制御ルールは、制御対象の制御
に熟知しているオペレータの対象プロセスに関する知識
に従って生成されるものである。
(Problems to be Solved by the Invention) However, fuzzy control rules are generated according to the knowledge of the target process of an operator who is familiar with the control of the controlled target.

これから、最初から所望の制御を実現できるファジィ制
御ルールを生成するという訳にはいかないというのが実
情であり、生成したファジィ制御ルールをシミュレーシ
ョンや現地テストにより評価しながら試行錯誤的にチュ
ーニングしていくことで、制御対象に適合したファジィ
制御ルールにと完成させていくという手順をとらざるを
得ない。
The reality is that it is not possible to generate fuzzy control rules that can achieve the desired control from the beginning, and we will tune them through trial and error while evaluating the generated fuzzy control rules through simulations and on-site tests. Therefore, it is necessary to complete the fuzzy control rules that are suitable for the object to be controlled.

これから、前件部演算機能も、入力値の最小値を選択し
て出力するという論理積演算ではなくて、別の種類の演
算機能のものが必要になることが起こる。しかるに、従
来のファジィ制御器では論理積演算の前件部演算機能し
か備えていないために、このような要求に応することが
できないという問題点があった。この要求に対処するた
めには、必要となる前件部演算機能をサブルーチンとし
て予め装置内に用意することで対応できるのではあるが
、このような対応方法を採用するとメモリ容量を圧迫す
る等といった別の問題点がでてくることになる。
From now on, the antecedent part calculation function will also need a different type of calculation function, rather than a logical product operation that selects and outputs the minimum value of input values. However, conventional fuzzy controllers have a problem in that they cannot meet such demands because they only have the function of calculating the antecedent part of the AND operation. In order to cope with this request, it is possible to prepare the necessary antecedent calculation function as a subroutine in the device in advance. Another problem will arise.

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、フ
ァジィ制御ルール中に記述される前件部演算として限界
積の演算機能を実現しつつ、更に従来から使用されてい
る論理積演算への変更も容易に実現できるようにする新
たなファジィ制御器の提供を目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and while realizing the function of calculating a marginal product as an antecedent operation described in a fuzzy control rule, it also provides a function for calculating a marginal product as an antecedent operation described in a fuzzy control rule. The purpose is to provide a new fuzzy controller that can be easily modified.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

第1図は本発明の原理構成図である。 FIG. 1 is a diagram showing the principle configuration of the present invention.

図中、10は本発明を具備するファジィ制御器、11は
ファジィルール管理部であって、制御対象に対しての制
御論理を記述するファジィ制御ルールを管理するもの、
12はファジィルール選択部であって、ファジィルール
管理部11の管理するファジィ制御ルールを処理対象と
すべく順次選択するもの、13は前件部メンバーシップ
関数管理部であって、ファジィ制御ルール中に記述され
る制御状態量に関しての言語的表現を定量化する前件部
メンバーシップ関数の真理値を管理するもの、14は後
件部メンバーシップ関数管理部であって、ファジィ制御
ルール中に記述される制御操作量に関しての言語的表現
を定量化する後件部メンバーシップ関数の真理値を管理
するもの、15は入力データ受付部であって、制御対象
から採取される制御状態量データの受付処理を実行する
もの、16は前件部真理値算出部であって、選択された
ファジィ制御ルールを処理単位として、入力されてくる
制御状態量がもつ前件部メンバーシップ関数の真理値を
算出するもの、17は前件部演算部であって、算出され
た前件部メンバーシップ関数の真理値に対して前件部演
算を施すことで処理対象のファジィ制御ルールの後件部
に対しての適用値を決定するもの、18は後件部演算部
であって、同−の後件部メンバーシップ関数について与
えられる各ファジィ制御ルールの後件部に対しての適用
値から、その後件部メンバーシップ関数に対しての適用
値を決定するもの、19は推論値算出部であって、例え
ば、後件部演算部18により決定された適用値に従って
同一の制御操作量に関しての後件部メンバーシップ関数
を縮小するとともに、その縮小された後件部メンバーシ
ップ関数の関数和の図形重心を求めることでファジィ推
論値である制御操作量データを算出するものである。
In the figure, 10 is a fuzzy controller equipped with the present invention, 11 is a fuzzy rule management unit that manages fuzzy control rules that describe control logic for a controlled object,
12 is a fuzzy rule selection unit that sequentially selects the fuzzy control rules managed by the fuzzy rule management unit 11 to be processed; 13 is an antecedent membership function management unit that selects fuzzy control rules managed by the fuzzy rule management unit 11 as processing targets; 14 is a consequent membership function management unit which is described in the fuzzy control rule. 15 is an input data reception unit for accepting control state quantity data collected from a controlled object; The unit that executes the processing is an antecedent truth value calculation unit 16, which calculates the truth value of the antecedent membership function of the input control state quantity using the selected fuzzy control rule as a processing unit. 17 is an antecedent calculation unit which performs an antecedent calculation on the truth value of the calculated antecedent membership function to apply the antecedent calculation to the consequent of the fuzzy control rule to be processed. 18 is a consequent part calculation unit which determines the applied value of the consequent part from the applied value for the consequent part of each fuzzy control rule given for the consequent part membership function of the same -. 19 is an inference value calculation unit that determines the applied value for the membership function, and for example, the consequent part members regarding the same control operation amount according to the applied value determined by the consequent part calculation part 18. Control operation amount data, which is a fuzzy inference value, is calculated by reducing the ship function and finding the graphic center of gravity of the function sum of the reduced consequent membership functions.

本発明の前件部演算部17は、1つ又は複数の入力と該
人力に対して乗算されるべき内部状態値とを受け取って
積和値を得るとともに、該積和値を関数変換することで
出力値を得る複数の基本ユニット1の階層ネットワーク
構造により構成されて前件部演算を実行する階層ネット
ワーク構造部20と、この階層ネットワーク構造部20
の階層ネットワーク構造の内部結合に割り付けられる内
部状態値を管理する内部状態値管理部21とから構成さ
れる。この階層ネットワーク構造部20は、基本ユニッ
ト1と入力信号値を分配する入力ユニット1°とを構成
単位にして、複数の入力ユニット1’−hにより構成さ
れる入力層と、1つ又は複数の基本ユニット1−iによ
り構成されて1つ又は複数段設けられる中間層と、1つ
の基本ユニット1−jにより構成される出力層とを備え
るとともに、入力ユニット1″−hと基本ユニッ)1−
iとの間と、基本ユニット1−iの相互間と、基本ユニ
ットl−iと基本ユニット1−jとの間を相互に内部結
合する階層ネットワーク構造を採る。そして、内部状態
値管理部21は、階層ネットワーク構造部20が入力信
号値の限界積値を出力するよう動作することになる内部
状態値の値を管理する構成を採る。
The antecedent calculation unit 17 of the present invention receives one or more inputs and an internal state value by which the human power is to be multiplied, obtains a product sum value, and converts the product sum value into a function. A hierarchical network structure section 20 configured by a hierarchical network structure of a plurality of basic units 1 to obtain an output value and executes an antecedent operation, and this hierarchical network structure section 20
and an internal state value management unit 21 that manages internal state values assigned to internal connections of the hierarchical network structure. This hierarchical network structure section 20 has a basic unit 1 and an input unit 1° that distributes input signal values as constituent units, an input layer composed of a plurality of input units 1'-h, and one or more input layers. It includes an intermediate layer composed of basic units 1-i and provided in one or more stages, and an output layer composed of one basic unit 1-j, and an input unit 1''-h and a basic unit) 1-
A hierarchical network structure is adopted in which internal connections are made between basic units 1-i, 1-i, and 1-j, and between basic units 1-i and 1-j. The internal state value management unit 21 is configured to manage internal state values that cause the hierarchical network structure unit 20 to operate to output the marginal product value of the input signal values.

〔作用〕[Effect]

本発明の階層ネットワーク構造部20は、自分自身のも
つ階層ネットワーク構造とその階層ネットワーク構造の
内部結合に割り付けられた内部状態値とにより規定され
るデータ変換機能に従って、入力層に入力されてくる入
力信号値の限界積値を算出して後件部演算部18に出力
するよう動作する。すなわち、入力値としてzl。22
.・・・、  2.l(0≦28≦1)が入力されてく
るときに、下記のYagerの式においてp−tとおく
ことで定義される限界積値Yを算出して出力する。
The hierarchical network structure unit 20 of the present invention processes input input to the input layer according to a data conversion function defined by its own hierarchical network structure and internal state values assigned to internal connections of the hierarchical network structure. It operates to calculate the marginal product value of the signal value and output it to the consequent calculation section 18. That is, zl as an input value. 22
.. ..., 2. When l (0≦28≦1) is input, a marginal product value Y defined by setting pt in Yager's equation below is calculated and output.

Y=z、Az、△・・・△Z++ =1−[1△((1−z+)’+(1−zz)’+−+
(1−za)’) ”’]このように、本発明の前件部
演算部17は、前件部真理値算出部16により算出され
た前件部メンバーシップ関数の真理値の限界積値を算出
して後件部に対しての通用値として決定するよう処理す
るものであることから、従来の論理積演算を実行する前
件部演算機能では適切な制御を実行できないような場合
に対して、より適切な制御を実現する途を与えることに
なる。
Y=z, Az, △...△Z++ =1-[1△((1-z+)'+(1-zz)'+-+
(1-za)') "'] In this way, the antecedent part calculation unit 17 of the present invention calculates the marginal product value of the truth value of the antecedent membership function calculated by the antecedent part truth value calculation unit 16. Since the process calculates and determines it as a common value for the consequent, it can be used in cases where the conventional antecedent calculation function that performs a logical AND operation cannot perform appropriate control. This will provide a way to achieve more appropriate control.

そして、この階層ネットワーク構造部20のデータ変換
機能は、階層ネットワーク構造が同一であっても、内部
結合に割り付けられる内部状態値の値を変更することで
その演算内容を自在に変更できるという特徴があること
から、内部状態値管理部21に入力信号値の論理積を出
力するよう動作する内部状態値の値を登録することで、
直ちに従来のファジィ制御器と同一構成に戻すことも可
能になるのである。
The data conversion function of the hierarchical network structure unit 20 is characterized in that even if the hierarchical network structure is the same, the content of the calculation can be changed freely by changing the value of the internal state value assigned to the internal connection. Therefore, by registering the value of the internal state value that operates to output the logical product of the input signal values in the internal state value management section 21,
It is also possible to immediately return to the same configuration as the conventional fuzzy controller.

〔実施例〕〔Example〕

以下、実施例に従って本発明の詳細な説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained in detail according to examples.

第2図に、本発明の一実施例を図示する。第1図で説明
したように、図中の16は前件部真理値算出部、17は
前件部演算部、20は階層ネットワーク構造部、21は
内部状B値管理部である。
FIG. 2 illustrates an embodiment of the present invention. As explained in FIG. 1, 16 in the figure is an antecedent part truth value calculation section, 17 is an antecedent part calculation section, 20 is a hierarchical network structure section, and 21 is an internal state B value management section.

前件部真理値算出部16は、入力されてくる制御状態量
がもつ前件部メンバーシップ関数の真理値を算出するよ
う処理する。すなわち、選択されたファジィ制御ルール
の前件部が、制御状態量χ1X、、X、に関して、 IF L is Small、 L is Mediu
m、 −、L is Bigという記述をしていて、こ
れに対して、制御対象から、 χ+ = A + 、  X ! = A −、・・・
、X、、=A。
The antecedent truth value calculation unit 16 performs processing to calculate the truth value of the antecedent membership function of the input control state quantity. That is, if the antecedent part of the selected fuzzy control rule is the control state quantity χ1X,,X, IF L is Small, L is Medium
m, −, L is Big, and on the other hand, from the controlled object, χ+ = A +, X! = A −,...
,X,,=A.

という制御状態量データが与えられたとすると、前件部
真理値算出部16は、第2図に示すように、制御状態量
XIの’Small」を定量化するメンバーシップ関数
に従ってA1という値がもつメンバーシップ関数値Z1
を特定し、制御状態量X。
Assuming that the control state quantity data is given, the antecedent part truth value calculation unit 16 calculates that the value A1 has according to the membership function that quantifies 'Small' of the control state quantity XI, as shown in FIG. Membership function value Z1
Specify the control state quantity X.

のrMed i um」を定量化するメンバーシップ関
数に従ってA2という値がもつメンバーシップ関数値Z
2を特定し、制御状態量X8のrBig」を定量化する
メンバーシップ関数に従ってA7という値がもつメンバ
ーシップ関数値ZRを特定する処理を行う。なお、第2
図では説明の便宜上、これらのメンバーシップ関数値(
真理値)が並列的に求まるもので図示したが、実際には
時系列に1つずつ求められることになる。
The membership function value Z that the value A2 has according to the membership function that quantifies the rMed i um of
2, and a process is performed to specify the membership function value ZR of the value A7 according to the membership function that quantifies the control state quantity "rBig" of the control state quantity X8. In addition, the second
In the figure, these membership function values (
Although the illustration shows that the truth values) are found in parallel, in reality they are found one by one in chronological order.

階層ネットワーク構造部20は、この前件部真理値算出
部16から与えられる真理値に対して限界積演算を実行
する前件部演算を施すことで、その真理値の夏山対象と
なったファジィ制御ルールの後件部に対しての適用値を
決定するよう処理することになる。
The hierarchical network structure section 20 performs an antecedent operation that performs a marginal product operation on the truth value given from the antecedent truth value calculation section 16, thereby calculating the fuzzy control that is the target of the truth value. Processing is performed to determine the applicable value for the consequent of the rule.

第3図に、階層ネットワーク構造部20を構成すること
になる基本ユニット1の基本構成を図示する。この図に
示すように、基本ユニット1は、多大カー出力系となっ
ており、複数の入力に対し夫々の内部結合の重み値(第
1図で説明した内部状態値に対応するもの)を乗算する
乗算処理部2と、それらの全乗算結果を加算する累算処
理部3と、この累算値に非線型の闇値処理を施して一つ
の最終出力を出力する閾値処理部4とを備えるものであ
って、h層を前段層とし1層を後段層とすると、i層の
i番目の基本ユニット1の累算処理部3では下記の(1
)式の演算を実行し、閾値処理部4では下記の(2)式
の演算を実行するよう処理する。
FIG. 3 illustrates the basic configuration of the basic unit 1 that will constitute the hierarchical network structure section 20. As shown in this figure, the basic unit 1 is a multi-car output system, which multiplies multiple inputs by the weight value of each internal connection (corresponding to the internal state value explained in Fig. 1). A multiplication processing section 2 that adds all the multiplication results, an accumulation processing section 3 that adds up all the multiplication results, and a threshold processing section 4 that performs nonlinear dark value processing on this accumulated value and outputs one final output. Assuming that the h layer is the first layer and the first layer is the second layer, the accumulation processing unit 3 of the i-th basic unit 1 of the i layer has the following (1
), and the threshold processing unit 4 processes to execute the calculation of equation (2) below.

Xpi=Σy□W、、           (1)式
y pi! 1 /(1+exp(−x pi+θ、)
)  (2)式但し、 h :h層のユニット番号 p :入力信号のパターン番号 8.21層のilユニットの闇値 Wll、:h−i層間の内部結合の重み値)’phiP
番目パターンの入力信号に対するh層のh番ユニットか
らの出力 そして、階層ネットワーク構造部20は、このような構
成を採る基本ユニット1と前件部真理値算出部16の算
出する真理値を分配する人カニニット1°とを構成単位
にして、第4図に示すように、複数個の入力ユニット1
°−hにより構成される入力層と、1つ又は複数個の基
本ユニット1により構成されて1つ又は複数段設けられ
る中間層(この実施例では1段)と、1つの基本ユニッ
ト1−jにより構成される出力層とを備えるとともに、
人カニニット1′−hと基本ユニット1−iとの間と、
基本ユニット1−iの相互間と、基本ユニット1−1と
基本ユニット1−jとの間を相互に内部結合することで
構成される階層享ットワーク構造を持つよう構成される
。ここで、入力ユニット1′−hのユニット数は、前件
部演算部17を1つの階層ネットワーク構造部20で実
装する場合には、最も多くの前件部条件を記述するファ
ジィ制御ルールのその条件数(すなわち、求められる真
理値数)に合わせられて用意されることになる。
Xpi=Σy□W,, (1) Formula y pi! 1/(1+exp(-x pi+θ,)
) (2) where, h : Unit number of h layer p : Input signal pattern number 8.Darkness value Wll of il unit of 21st layer, : Weight value of internal connection between h-i layer) 'phiP
The output from the hth unit of the h layer in response to the input signal of the hth pattern.Then, the hierarchical network structure section 20 distributes the truth values calculated by the basic unit 1 having such a configuration and the antecedent truth value calculation section 16. As shown in FIG. 4, a plurality of input units 1
an input layer constituted by °-h, an intermediate layer constituted by one or more basic units 1 and provided in one or more stages (in this example, one stage), and one basic unit 1-j. and an output layer configured by
Between the human crab unit 1'-h and the basic unit 1-i,
It is configured to have a hierarchical network structure formed by mutually internally connecting the basic units 1-i and between the basic units 1-1 and 1-j. Here, the number of input units 1'-h is determined by the number of units of the fuzzy control rule that describes the largest number of antecedent conditions when the antecedent calculation section 17 is implemented in one hierarchical network structure section 20. They are prepared according to the condition number (that is, the number of truth values required).

このように構成される階層ネットワーク構造部20は、
階層ネットワーク構造とその階層ぶシトワーク構造の内
部結合に割り付けられる重み値とにより規定されるデー
タ変換機能に従って、入力されてくる入力信号を対応の
出力信号に変換する処理を実行する機能を発揮すること
になり、このデータ変換機能に従って前件部演算を実行
するよう処理することになる。本発明では、この階層不
シトワーク構造部20のデータ変換機能に従い、前件部
演算部17が入力信号値の限界積値を算出して出力する
ことになるよう構成するものである。
The hierarchical network structure section 20 configured in this way is
To perform a function of converting an incoming input signal into a corresponding output signal in accordance with a data conversion function defined by a hierarchical network structure and weight values assigned to internal connections of the hierarchical network structure. , and the antecedent part calculation will be executed according to this data conversion function. The present invention is configured such that the antecedent calculation section 17 calculates and outputs the marginal product value of the input signal values in accordance with the data conversion function of the hierarchical non-work structure section 20.

階層ネットワーク構造部20は、プログラム手段、ハー
ドウェア手段のいずれにより構成することも可能である
が、ハードウェア手段で構成する場合には、本出願人が
出願した「特願昭63−216865号(昭和63年8
月31日出願、°゛ネットワーク構成データ処理装置”
)」で開示したものを用いることが可能である。
The hierarchical network structure section 20 can be constructed by either a program means or a hardware means, but in the case of constructing it by a hardware means, it can be constructed as described in Japanese Patent Application No. 63-216865 filed by the present applicant. 8, 1988
Filed on March 31st, ゛Network configuration data processing device''
)” can be used.

すなわち、基本ユニット1は、第5図に示すように、入
力スイッチ部7を介して入力される前段層からの出力と
重み値保持部8が保持する重み値とを乗算する乗算型D
/Aコンバータ2aと、乗算型D/Aコンバータ2aの
出力値と前回の累算値とを加算して新たな累算値を算出
するアナログ加算器3aと、アナログ加算器3aの加算
結果を保持するサンプルホールド回路3bと、累算処理
が終了したときにサンプルホールド回路3bの保持デー
タを非線形変換する非線型関数発生回路4aと、後段層
への出力となる非線型関数発生回路4aのアナログ信号
値をホールドする出力保持部5と、出力保持部5の保持
データを出力する出力スイソチ部6と、これらの各処理
部を制御する制御回路9とを備えることで実現される。
That is, as shown in FIG. 5, the basic unit 1 is a multiplication type D that multiplies the output from the previous layer input via the input switch section 7 by the weight value held by the weight value holding section 8.
/A converter 2a, an analog adder 3a that adds the output value of the multiplication type D/A converter 2a and the previous accumulated value to calculate a new accumulated value, and holds the addition result of the analog adder 3a. A sample-and-hold circuit 3b that converts the data held in the sample-and-hold circuit 3b into nonlinear form when the accumulation process is completed, and an analog signal of the nonlinear function generation circuit 4a that outputs the data to the subsequent layer. This is realized by including an output holding section 5 that holds a value, an output switching section 6 that outputs the data held by the output holding section 5, and a control circuit 9 that controls each of these processing sections.

そして、階層ネットワーク構造部20は、この構成を採
る基本ユニット1が、第6図に示すように、1本の共通
なアナログハス70でもって電気的に接続される構成で
実現される。ここで、図中、71は基本ユニット1の重
み値保持部8に重み値を与える重み出力回路、72は入
力ユニット1に対応する初期信号出力回路、73はデー
タ転送の制御信号である同期制御信号を重み出力回路7
1、初期信号出力回路72及び制御回路9に伝える同期
制御信号線、74は同期制御信号を送出する主制御回路
である。
The hierarchical network structure section 20 is realized in a configuration in which the basic units 1 having this configuration are electrically connected by one common analog lotus 70, as shown in FIG. Here, in the figure, 71 is a weight output circuit that gives a weight value to the weight value holding section 8 of the basic unit 1, 72 is an initial signal output circuit corresponding to the input unit 1, and 73 is a synchronous control signal that is a control signal for data transfer. Signal weighting output circuit 7
1. A synchronous control signal line 74 that transmits the initial signal output circuit 72 and the control circuit 9 is a main control circuit that sends out the synchronous control signal.

この構成の階層ネットワーク構造部20において、主制
御回路74は、前段層の基本ユニット1を時系列的に順
次選択するとともに、この選択処理と同期させて、選択
された基本ユニット1の出力保持部5が保持する最終出
力をアナログバス70を介して時分割の送信形式に従っ
て後段層の基本ユニット1の乗算型D/Aコンバータ2
aに対して出力するよう処理する。この入力を受け取る
と、後段層の基本ユニット1の乗算型D/Aコンバータ
2aは、対応する重み値を順次選択して入力値と重み値
との乗算処理を行い、アナログ加算器3aとサンプルホ
ールド回路3bとにより構成される累算処理部3はこの
乗算値を順次累算していく。続いて、前段層の基本ユニ
ット1に関してのすべでの累算処理が終了すると、主制
御回路74は、後段層の基本ユニツト1の非線型関数発
生回路4aを起動して最終出力の算出を行い、出力保持
部5がこの変換処理結果の最終出力を保持するよう処理
する。そして、主制御回路74は、この後段層を新たな
前段層として次の後段層に対して同様の処理を繰り返し
ていくことで、入カバターン(入力信号)に対応する出
カバターン(出力信号)が出力されるべく処理するので
ある。
In the hierarchical network structure section 20 having this configuration, the main control circuit 74 sequentially selects the basic units 1 in the previous layer in chronological order, and in synchronization with this selection process, the output holding section of the selected basic unit 1. 5 is transmitted via the analog bus 70 in a time-division manner to the multiplication type D/A converter 2 of the basic unit 1 in the subsequent layer.
Process to output to a. Upon receiving this input, the multiplication type D/A converter 2a of the basic unit 1 in the subsequent layer sequentially selects the corresponding weight value, multiplies the input value and the weight value, and connects the analog adder 3a and sample hold. The accumulation processing section 3 constituted by the circuit 3b sequentially accumulates the multiplied values. Subsequently, when all the accumulation processing for the basic unit 1 in the previous layer is completed, the main control circuit 74 activates the nonlinear function generating circuit 4a of the basic unit 1 in the subsequent layer to calculate the final output. , the output holding unit 5 processes to hold the final output of the conversion processing result. Then, the main control circuit 74 sets this latter layer as a new former layer and repeats the same process for the next latter layer, thereby changing the output cover turn (output signal) corresponding to the input cover turn (input signal). It is processed so that it can be output.

階層ネットワーク構造部20は、その階層ネットワーク
構造が固定的な場合にあっても、その階層ネットワーク
構造の内部結合に割り付けられる重み値に従ってそのデ
ータ変換機能を設定できるという特徴がある。本発明で
は、この特徴を利用して、前件部演算部17が限界積演
算を実行することになるよう構成するものである。
The hierarchical network structure unit 20 is characterized in that even if the hierarchical network structure is fixed, its data conversion function can be set according to the weight values assigned to the internal connections of the hierarchical network structure. In the present invention, this feature is utilized so that the antecedent part calculation section 17 executes the marginal product calculation.

第7図に、この階層ネットワーク構造部20の内部結合
に割り付けられる重み値を学習するための学習システム
の一実施例を図示する。次に、この学習システムの実施
例に従って、階層ネットワーク構造部20の内部結合の
重み値を決定するための学習処理について詳細に説明す
る。
FIG. 7 illustrates an embodiment of a learning system for learning weight values assigned to internal connections of this hierarchical network structure section 20. Next, according to an embodiment of this learning system, a learning process for determining internal connection weight values of the hierarchical network structure section 20 will be described in detail.

第7図において、30は計算機上に構築される階層ネッ
トワーク・シミュレータであって、階層ネットワーク構
造部20のデータ処理機能を模擬するもの、40は学習
信号提示装置であって、階層ネットワーク構造部20の
内部結合の重み値の学習のために用いる学習信号群(学
習提示信号と学習教師信号との対を基本単位とする)を
管理し、更に、その学習信号群の内の学習提示信号を階
層ネントワーク・シミュレータ30に提示するとともに
、学習教師信号を後述する学習処理装置50に提示する
ものである。この処理の実現のために、学習信号提示装
置40は、学習信号群を管理する学習信号格納部41と
、学習信号格納部41から学習用の学習信号を読み出し
て、その内の学習提示信号を階層ネットワーク・シミュ
レータ30に提示するとともに、対をなすもう一方の学
習教師信号を後述する学習処理装置50と次に説明する
学習収束判定部43に提示する学習信号提示部42と、
階層ネットワーク・シミュレータ30から出力される出
力信号と学習信号提示部42からの学習教師信号とを受
けて、階層ネットワーク・シミュレータ30のデータ処
理機能の誤差が許容範囲に入ったか否かを判定して、そ
の判定結果を学習信号提示部42に通知する学習収束判
定部43とを備えることになる。
In FIG. 7, 30 is a hierarchical network simulator built on a computer, which simulates the data processing function of the hierarchical network structure section 20, and 40 is a learning signal presentation device, which is a hierarchical network structure section 20. It manages a group of learning signals (the basic unit is a pair of a learning presentation signal and a learning teacher signal) used for learning the weight values of the internal connections of In addition to presenting the learning teacher signal to the network simulator 30, the learning teacher signal is also presented to the learning processing device 50, which will be described later. In order to realize this process, the learning signal presentation device 40 reads the learning signals for learning from the learning signal storage section 41 that manages the learning signal group and the learning signal storage section 41, and selects the learning presentation signals among them. a learning signal presentation unit 42 that presents the learning signal to the hierarchical network simulator 30 and presents the other learning teacher signal forming the pair to a learning processing device 50 (described later) and a learning convergence determination unit 43 (described next);
Upon receiving the output signal outputted from the hierarchical network simulator 30 and the learning teacher signal from the learning signal presentation section 42, it is determined whether the error of the data processing function of the hierarchical network simulator 30 is within an allowable range. , and a learning convergence determination unit 43 that notifies the learning signal presentation unit 42 of the determination result.

50は階層ネットワーク構成データ処理装置の重み値の
学習アルゴリズムとして知られているバック・プロパゲ
ーション法を実装する学習処理装置であって、学習信号
提示部N40による学習提示信号の提示に応答して出力
される階層ネットワーク・シミュレータ30からの出力
信号群と、学習信号提示装置40から提示される学習教
師信号群との間の誤差値を算出し、該誤差値に基づいて
学習対象とされる重み値を順次更新していくことで該誤
差値が許容範囲となる内部結合の重み値を学習するもの
である。
Reference numeral 50 denotes a learning processing device implementing a back propagation method known as a learning algorithm for weight values of a hierarchical network configuration data processing device, which outputs a learning presentation signal in response to presentation of a learning presentation signal by a learning signal presentation unit N40. The error value between the output signal group from the hierarchical network simulator 30 and the learning teacher signal group presented from the learning signal presentation device 40 is calculated, and the weight value to be studied is calculated based on the error value. By sequentially updating , the weight value of the internal connection that makes the error value fall within the allowable range is learned.

すなわち、学習処理装置50は、バック・プロパゲーシ
ョン法に従い、第4図に示すh層−1層−j層という3
層構造の階層ネットワーク構造部20で説明するならば
、学習用の入力信号(学習提示信号)が提示されたとき
に出力される出力層からの出力信号ypjと、その出力
信号3’pjのとるべき信号である学習教師信号d l
ljとが定まると、先ず最初に、出力信号ypJと学習
教師信号d pjとの差分値(dpJ−yp=)を算出
し、次に、αpj””yp、(1−7p;)(dpJ−
y□)を算出し、続いて、 ΔW、1(t)=εΣαpj )’ pi十ζΔW、、
(t−1)に従って、1層−j層間の重み値の更新量Δ
W、。
That is, the learning processing device 50 follows the back propagation method to create three layers, h-layer-1-j layer, shown in FIG.
To explain using the layered network structure unit 20, the output signal ypj from the output layer output when a learning input signal (learning presentation signal) is presented, and the output signal 3'pj take Learning teacher signal d l which is a power signal
When lj is determined, first, the difference value (dpJ-yp=) between the output signal ypJ and the learning teacher signal dpj is calculated, and then αpj""yp, (1-7p;) (dpJ-
y□), and then ΔW, 1(t)=εΣαpj )' pi 0ζΔW,,
(t-1), update amount Δ of weight values between layer 1 and layer j
W.

(1)を算出する。ここで、tは学習回数を表しており
、前回の更新サイクル時に決定された重み値の更新量に
係るものを加算するのは学習の高速化を図るためである
Calculate (1). Here, t represents the number of learning times, and the reason for adding the weight value update amount determined at the previous update cycle is to speed up the learning.

続いて、学習処理装置50は、算出したαpJを用いて
、先ず最初に、 βp、=yet(1−y、t)Σα、、WJi(t−1
)を算出し、次に、 ΔWth(t)=εΣβpiyl’h+ζΔWih(t
−1)に従って、h層−1層間の重み値の更新量ΔWi
k(1)を算出する。続いて、この算出した更新量に従
って次の更新サイクルのための重み値W、、(t) =
WJ、(t−1)+ΔWJi(t)W=h(t) =W
th(t−1)+ΔWth(t)を決定していく方法を
繰り返していくことで、学習提示信号が提示されたとき
に出力される出力層からの出力信号y2、と、その出力
信号y、Jのとるべき信号である学習教師信号d pj
とが一致することになる重み値Wjl、W、、及び閾値
θ、、θ1を学習することになる。
Next, the learning processing device 50 uses the calculated αpJ to first calculate βp,=yet(1-y,t)Σα,,WJi(t-1
), and then ΔWth(t)=εΣβpiyl'h+ζΔWih(t
-1), update amount ΔWi of weight values between layer h and layer 1
Calculate k(1). Then, according to the calculated update amount, the weight value W,,(t)= for the next update cycle.
WJ, (t-1)+ΔWJi(t)W=h(t)=W
By repeating the method of determining th(t-1)+ΔWth(t), the output signal y2 from the output layer that is output when the learning presentation signal is presented, and the output signal y, Learning teacher signal d pj that is the signal that J should take
The weight values Wjl, W, and the threshold values θ, , θ1 are learned so that they match.

なお、本出願人は、先に出願の「特願昭62−3334
84号(昭和62年12月28日出願、“ネットワーク
構成データ処理装置”)」で開示したように、入力側の
h層に常に°“1”を出力するとともにその出力に対し
て閾値θを重み値として割り付けるユニットを設けるこ
とで、閾値θを重み値Wの中に組み込んで閾値θを重み
値として扱うようにすることを提案した。これから、閾
値θの学習もまた重み4fLWの学習と同様の学習処理
により学習されることになる。
In addition, the present applicant previously applied for the “Japanese Patent Application No. 62-3334”.
No. 84 (filed on December 28, 1988, "Network configuration data processing device"), "1" is always output to the h layer on the input side, and a threshold value θ is set for the output. It has been proposed that by providing a unit for assigning weight values, the threshold value θ is incorporated into the weight value W and the threshold value θ is handled as a weight value. From now on, the threshold value θ will also be learned by the same learning process as the learning of the weight 4fLW.

階層ネットワーク・シミュレータ30は、第7図に示す
ように、階層ネットワーク構造部20の入力ユニット1
゛及び基本ユニット1の内部結合関係を管理するネント
ワーク構造管理部31と、演算処理全体の制御を実行す
る演算制御部32と、階層ネットワーク構造部20の入
力ユニット1及び基本ユニットlの各ユニットに入力さ
れる入力値を一時的に展開する入力データ展開部33と
、各内部結合に割り付けられる重み値を管理する重み値
管理部34と、基本ユニットlの演算機能を模擬すべく
備えられる演算実行部35と、演算実行部35の演算結
果を管理する出力データ管理部36とを備えるよう構成
される。そして、この演算実行部35は、重み値と入力
値との乗算値を算出する乗算値算出部37と、この乗算
値算出部37の算出値の総和値を算出する総和値算出部
38と、この総和値算出部38の算出値を閾値処理する
閾値算出部39とを備えるよう構成される。
The hierarchical network simulator 30, as shown in FIG.
a network structure management section 31 that manages internal coupling relationships between the basic units 1 and 1, an arithmetic control section 32 that controls the entire arithmetic processing, and each unit of the input unit 1 and basic unit l of the hierarchical network structure section 20. an input data expansion section 33 that temporarily expands input values input to the , a weight value management section 34 that manages weight values assigned to each internal connection, and an operation unit 34 that is provided to simulate the operation function of the basic unit l. It is configured to include an execution unit 35 and an output data management unit 36 that manages the calculation results of the calculation execution unit 35. The calculation execution unit 35 includes a multiplication value calculation unit 37 that calculates a multiplication value of the weight value and the input value, and a summation value calculation unit 38 that calculates the summation value of the calculation values of the multiplication value calculation unit 37. It is configured to include a threshold value calculation unit 39 that performs threshold value processing on the value calculated by the total sum value calculation unit 38.

このように構成されることで、階層ネソトワーり・シミ
ュレータ30は、ファジィ制御器に実装されている階層
ネットワーク構造部20の実行するデータ処理機能を模
擬することになる。なお、階層ネットワーク構造部20
をプログラム手段で構成するときには、例えば、このよ
うな階層ネットワーク・シミュレータ30を用いること
で実現することが可能である。
With this configuration, the hierarchical network simulator 30 simulates the data processing function executed by the hierarchical network structure unit 20 installed in the fuzzy controller. Note that the hierarchical network structure section 20
When configuring by program means, it can be realized by using such a hierarchical network simulator 30, for example.

階層ネットワーク構造部20を限界積演算を実行するも
のとして構築するために、ユーザは、先ず最初に、限界
積演算の入出力信号関係を生成して学習信号提示装置4
0の学習信号格納部41に登録する処理を実行する。す
なわち、入力信号とそれらの入力信号の限界積値を出力
信号とする入出力信号関係を生成して、学習信号格納部
41に登録する処理を行うのである。
In order to construct the hierarchical network structure unit 20 as one that executes marginal product calculations, the user first generates the input/output signal relationship for the marginal product calculations and uses the learning signal presentation device 4.
0 is executed. That is, a process is performed in which an input/output signal relationship is generated in which the input signals and the marginal product value of those input signals are used as output signals, and is registered in the learning signal storage section 41.

2つの値z I+ z z(0≦zt≦1)に対しての
限界積値Yは、 y=ov (zl+zz  1) で表されることになる。これから、第8図に、階層ネッ
トワーク構造部20の入力層の入力ユニ・ント1’−h
のユニント数が2個である場合におけるこの限界積演算
の入出力信号関係を図示する。この第8図の例では、8
1個の入出力信号関係を生成した例を示しである。
The marginal product value Y for two values z I + z z (0≦zt≦1) is expressed as y=ov (zl+zz 1). From now on, in FIG. 8, the input unit 1'-h of the input layer of the hierarchical network structure section
The input/output signal relationship of this marginal product operation when the number of units is two is illustrated. In this example of Fig. 8, 8
This figure shows an example in which one input/output signal relationship is generated.

続いて、ユーザは、登録された入出力信号関係の内の入
力信号を学習提示信号とし、これに対応付けられる出力
信号を学習教師信号として用いることを指示して学習信
号提示装置40を起動するとともに、この起動処理に対
応させて学習処理装置50を起動することで、階層ネッ
トワーク・シミュレータ30の重み値管理部34の重み
値がこの入出力信号関係を実現することになるべ(学習
に入ることを指示する。
Next, the user activates the learning signal presentation device 40 by instructing that the input signal in the registered input/output signal relationship be used as a learning presentation signal and the output signal associated with this as a learning teacher signal. At the same time, by activating the learning processing device 50 in response to this activation process, the weight values of the weight value management unit 34 of the hierarchical network simulator 30 should realize this input/output signal relationship (before entering learning). to instruct.

この起動指示に従い、階層ネットワーク・シミュレータ
30はファジィ制御器に実装(あるいは実装予定)され
ている階層ネットワーク構造部20として動作して、提
示される学習提示信号をその重み値により規定されるデ
ータ変換機能に従って変換して出力していくとともに、
学習処理装置50は、この階層ネットワーク・シミュレ
ータ30からの出力信号を受けて上述のハック・プロパ
ゲーション法に従って内部結合の重み値(重み値管理部
34で管理される)を更新し、学習信号提示装置40は
、階層ネットワーク・シミュレータ30からの出力信号
が学習教師信号と概略一致するまで、学習信号の提示を
繰り返していく処理を行うことになる。この処理により
、登録された限界積演算の入出力信号関係を実現する階
層ネットワーク構造部20の内部結合の重み値が階層ネ
ットワーク・シミュレータ30の重み値管理部34に格
納されることになる。
In accordance with this activation instruction, the hierarchical network simulator 30 operates as the hierarchical network structure unit 20 that is implemented (or is scheduled to be implemented) in the fuzzy controller, and converts the presented learning presentation signal into data defined by its weight value. While converting and outputting according to the function,
The learning processing device 50 receives the output signal from the hierarchical network simulator 30, updates the weight value of the inner connection (managed by the weight value management unit 34) according to the hack propagation method described above, and presents the learning signal. The device 40 will perform a process of repeatedly presenting the learning signal until the output signal from the hierarchical network simulator 30 approximately matches the learning teacher signal. Through this process, the weight values of the internal connections of the hierarchical network structure section 20 that realize the input/output signal relationship of the registered marginal product calculation are stored in the weight value management section 34 of the hierarchical network simulator 30.

第9図に、第8図に示した入出力信号関係を学習信号と
して用いて学習を実行した場合の学習データを図示する
。ここで、第9図(a)は、学習回数が0回(すなわち
、学習開始時)における各学習提示信号の提示に対して
の階層ネットワーク・シミュレータ30の出力信号デー
タ、第9図(b)は学習回数が500回における各学習
提示信号の提示に対しての階層ネットワーク・シミュレ
ータ30の出力信号データ、第9図(C)は、学習回数
が1628回における各学習提示信号の提示に対しての
階層ネットワーク・シミュレータ30の出力信号データ
を表している。ここで、この学習は、階層ネットワーク
構造部20の中間層が1段構成の10ユニツトからなる
もので行った。また、学習の開始時には、各内部結合の
重み値(闇値も含む)の初期値として乱数発生手段によ
り発生される乱数値を割り付けた。この図では、例えば
、第8図の学習信号のrBO9Jの学習提示信号を階層
ネットワーク・シミュレータ30に与えたときに、学習
回数が1628回のときには階層ネットワーク・シミュ
レータ30から“0.098”が出力されたことを表し
ている。ここで、この”0.098″に括弧書きで対応
付けられている“0.100”は「BO2」の学習教師
信号である。
FIG. 9 shows learning data when learning is performed using the input/output signal relationship shown in FIG. 8 as a learning signal. Here, FIG. 9(a) shows the output signal data of the hierarchical network simulator 30 for presentation of each learning presentation signal when the number of learning times is 0 (that is, at the start of learning), and FIG. 9(b) is the output signal data of the hierarchical network simulator 30 for the presentation of each learning presentation signal when the number of learning times is 500, and FIG. 9(C) is the output signal data for the presentation of each learning presentation signal when the number of learning times is 1628. 3 represents output signal data of the hierarchical network simulator 30. Here, this learning was performed using a hierarchical network structure section 20 whose middle layer consisted of 10 units in one stage. Furthermore, at the start of learning, random numbers generated by a random number generator were assigned as initial values for the weight values (including dark values) of each internal connection. In this figure, for example, when the learning presentation signal of rBO9J, which is the learning signal in FIG. represents what has been done. Here, "0.100" associated with this "0.098" in parentheses is the learning teacher signal of "BO2".

第10図に、学習回数と階層ネットワーク・シミュレー
タ30のデータ処理機能の誤差をプロットしたものを図
示する。この図に示すように、学習回数が500回を越
えると、第8図の学習信号の提示に対して、階層ネット
ワーク・シミュレータ30は概略それに対応する学習教
師信号を出力することになる。そして、この状態になる
と、学習信号にないものが提示されるときにあっても、
限界積演算の内容に近いそれらしい出力信号を出力する
よう動作することになる。
FIG. 10 shows a plot of the number of times of learning and the error of the data processing function of the hierarchical network simulator 30. As shown in this figure, when the number of times of learning exceeds 500, the hierarchical network simulator 30 will output a learning teacher signal roughly corresponding to the presentation of the learning signal shown in FIG. In this state, even when something that is not in the learning signal is presented,
It operates to output an output signal that is close to the content of the marginal product calculation.

第11図に、学習回数が1628回のときにおける階層
ネットワーク構造部20の各内部結合に割り付けられる
重み値及び閾値(階層ネットワーク・シミュレータ30
の重み値管理部34で管理される)の学習値を図示する
。ここで、”−1,111794”は、入力層の第1ユ
ニツトと中間層の第1ユニツトとの間の内部結合の重み
値、”−1,494546”は、出力層のユニットと中
間層の第1ユニツトとの間の内部結合の重み値、“0.
156501”は、中間層の第1ユニツトの闇値、“3
.352931″は出力層のユニットの闇値を表してい
る。
FIG. 11 shows the weight values and threshold values (hierarchical network simulator 30
The learning values of (managed by the weight value management unit 34) are illustrated. Here, "-1,111794" is the weight value of the internal connection between the first unit of the input layer and the first unit of the hidden layer, and "-1,494546" is the weight value of the internal connection between the unit of the output layer and the first unit of the hidden layer. The weight value of the internal connection with the first unit is “0.
156501” is the darkness value of the first unit in the middle layer, “3
.. 352931″ represents the darkness value of the output layer unit.

第9図(c)及び第10図から分かるように、この第1
1図に示す重み値及び闇値をファジィ制御器に実装され
ている階層ネットワーク構造部20の内部状態値管理部
21に登録すれば、その階層ネットワーク構造部20に
より演算処理を実行する前件部演算部17は、前件部真
理値算出部16により算出された真理値の限界積値を算
出して出力するという前件部演算を実行することになる
As can be seen from Figures 9(c) and 10, this first
If the weight values and darkness values shown in FIG. The calculation unit 17 executes the antecedent calculation of calculating and outputting the marginal product value of the truth values calculated by the antecedent truth value calculation unit 16.

この前件部演算部17が実行する限界積演算処理の実行
により、従来のファジィ制御器が用いる論理積演算の前
件部演算では適切な制御を実行できないことが起こるこ
とがある場合にあっても、より適切な制御を実行できる
ようにする途が与えられることになる。
Due to the execution of the marginal product calculation process executed by this antecedent part calculation unit 17, there may be cases where appropriate control cannot be executed by the antecedent part calculation of the logical product operation used in the conventional fuzzy controller. This will also provide a way for more appropriate control to be exercised.

一方、内部状態値管理部21に対して、第12図に示す
論理積演算の入出力関係を規定する学習信号により求め
られた第13図の重み値及び闇値が登録されると、階層
ネットワーク構造部20からは、第12図の学習提示信
号の入力に対して、第14図に示すような入力信号の論
理積値を与える出力信号が出力されることになる。この
ように、本発明では、ファジィ制御ルール中に記述され
る前件部演算として限界績の演算機能を実現しつつ、単
に内部状態値管理部21の管理データを変更するだけで
もって、従来のファジィ制御器が備える論理積演算の前
件部演算に戻すことも可能となるのである。
On the other hand, when the weight values and dark values shown in FIG. 13 obtained from the learning signal that defines the input-output relationship of the AND operation shown in FIG. 12 are registered in the internal state value management unit 21, the hierarchical network The structure unit 20 outputs an output signal that provides the AND value of the input signals as shown in FIG. 14 in response to the input of the learning presentation signal shown in FIG. 12. As described above, in the present invention, while realizing the function of calculating the marginal result as an antecedent calculation described in the fuzzy control rule, by simply changing the management data of the internal state value management section 21, It is also possible to return to the antecedent operation of the logical AND operation provided in the fuzzy controller.

図示実施例について説明したが、本発明はこれに限定さ
れるものではない。例えば、実施例では2人力の前件部
演算部17に対しての適用例で説明したが、2人力に限
られることな(更に多入力のものに対してもそのまま通
用できる。また、基本ユニット1の演算処理は、闇値変
換処理に限られるものでない。また、本出願人は、先に
出願の1特願昭63−227825号(昭和63年9月
12日出願、“ネットワーク構成データ処理装置の学習
処理方式′)」で、バック・プロパゲーション法の改良
を図ってより短時間で重み値の学習処理を実現できるよ
うにする発明を開示したが、本発明はこのような改良さ
れたハック・プロパゲーション法やバック・プロパゲー
ション法以外の別の重み値の学習方式も利用することが
できる。そして、シミュレータ等を利用することなく、
ファジィ制御器に実装する階層ネットワーク構造部20
そのものを利用して、重み値及び闇値の学習を行うよう
にするのであってもよいのである。
Although the illustrated embodiment has been described, the present invention is not limited thereto. For example, in the embodiment, an example of application to the antecedent part calculation unit 17 is explained, which is powered by two people. The arithmetic processing in No. 1 is not limited to dark value conversion processing. In addition, the present applicant previously filed Japanese Patent Application No. 1, No. 1, 1983-227825 (filed on September 12, 1986, "Network configuration data processing"). ``Device Learning Processing Method'') disclosed an invention that improves the back propagation method to realize weight value learning processing in a shorter time. It is also possible to use other weight value learning methods other than the hack propagation method and back propagation method.And, without using a simulator etc.
Hierarchical network structure unit 20 implemented in fuzzy controller
It is also possible to use that information to learn the weight value and the darkness value.

(発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、ファジィ制御ル
ールの前件部演算として限界績の演算機能を実現しつつ
、従来から使用されている論理積演算への変更も容易に
可能となるファジィ制御器を構築できるようになること
から、より制御対象に適合したファジィ制御器を構成す
ることができるとともに、従来のファジィ制御器として
動作させる必要がある場合に対しても容易に対応できる
ことになる。
(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, it is possible to realize the calculation function of the marginal score as the antecedent part calculation of the fuzzy control rule, and it is also easy to change to the conventionally used logical product operation. As a result, it becomes possible to construct a fuzzy controller that is more suitable for the controlled object, and it is also easier to use when it needs to operate as a conventional fuzzy controller. It will be possible to respond to

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

第1図は本発明の原理構成図、 第2図は本発明の一実施例、 第3図は基本ユニットの基本構成図、 第4図は階層ネットワーク構造部の基本構成図、第5図
は基本ユニットの一実施例、 第6図は階層ネットワーク構造部の一実施例、第7図は
本発明が使用する学習システムの説明図、 第8図は生成する学習信号の説明図、 第9図及び第10図は学習データの説明図、第11図は
重み値及び闇値の学習データの説明図、 第12図は論理積演算を割り付けるときに生成する学習
信号の説明図、 第13図は論理積演算の重み値及び闇値の学習データの
説明図、 第14図は論理積演算機能として動作させるときの出力
データの説明図である。 図中、1は基本ユニット、1゛は入力ユニット、10は
ファジィ制御器、16は前件部真理値算出部、17は前
件部演算部、18は後件部演算部、20は階層2−/)
ワーク構造部、21は内部状態値管理部、30は階層ネ
ットワーク・シミュレータ、40は学習信号提示装置、
50は学習処理装置である。 本発明の原理a−仮図 第1図 五g1四か 〈R蛎か F旨眉ネットワークλ町−2し有陣匹本4策、刀(図邦
4図 学習データの説明図 第10図 論理1i演算を割り(1けると八に牛成す5学習信号の
説明図筒 12 図
Figure 1 is a diagram of the principle configuration of the present invention, Figure 2 is an embodiment of the present invention, Figure 3 is a diagram of the basic configuration of the basic unit, Figure 4 is a diagram of the basic configuration of the hierarchical network structure, and Figure 5 is a diagram of the basic configuration of the hierarchical network structure. FIG. 6 is an example of the basic unit; FIG. 6 is an example of the hierarchical network structure; FIG. 7 is an explanatory diagram of the learning system used in the present invention; FIG. 8 is an explanatory diagram of the generated learning signal; and Fig. 10 is an explanatory diagram of learning data, Fig. 11 is an explanatory diagram of learning data of weight values and dark values, Fig. 12 is an explanatory diagram of learning signals generated when assigning logical product operations, and Fig. 13 is an explanatory diagram of learning data. FIG. 14 is an explanatory diagram of the learning data of the weight value and dark value of the AND operation. FIG. 14 is an explanatory diagram of the output data when operating as the AND operation function. In the figure, 1 is a basic unit, 1 is an input unit, 10 is a fuzzy controller, 16 is an antecedent truth value calculation unit, 17 is an antecedent calculation unit, 18 is a consequent calculation unit, and 20 is a layer 2 -/)
21 is an internal state value management unit; 30 is a hierarchical network simulator; 40 is a learning signal presentation device;
50 is a learning processing device. Principle of the present invention a-temporary diagram Figure 1 Figure 5 g 1 4 or R Hajika F Umebyou network λ town-2 and Arizinrimoto 4 strategies, sword (Figure 4 Explanatory diagram of learning data Figure 10 Logic Divide 1i operation (1 digit becomes 8) Explanation diagram of 5 learning signals Figure 12

Claims (1)

【特許請求の範囲】 入力される制御状態量についてのメンバーシップ関数値
を算出する前件部真理値算出部(16)と、該前件部真
理値算出部(16)の算出値に論理演算を施して出力値
を得る前件部演算部(17)と、該前件部演算部(17
)の出力値に論理演算を施して出力値を得る後件部演算
部(18)と、該後件部演算部(18)の出力値と制御
操作量についてのメンバーシップ関数値とから制御操作
量を算出して出力する推論値算出部(19)とを備える
ファジィ制御器において、上記前件部演算部(17)が
、入力信号値を分配する入力ユニット(1′)と、前段
層からの1つ又は複数の入力と該入力に対して乗算され
るべき内部状態値とを受け取って積和値を得るとともに
、該積和値を関数変換することで出力を得る基本ユニッ
ト(1)とを構成単位として、 複数の上記入力ユニット(1′−h)を入力層とし、か
つ1つ又は複数の上記基本ユニット(1−i)を中間層
として1つ又は複数段の中間層を備え、かつ1つの上記
基本ユニット(1−j)を出力層とし、入力層と最前段
の中間層との間、中間層相互間及び最終段の中間層と出
力層との間で内部結合が構成されるとともに、該内部結
合に割り付けられる内部状態値として出力層から入力信
号値の限界積値が出力されることになる値が設定される
階層ネットワーク構造部(20)により構成されること
を、特徴とするファジィ制御器。
[Claims] An antecedent part truth value calculation unit (16) that calculates a membership function value for the input control state quantity, and a logical operation on the calculated value of the antecedent part truth value calculation unit (16). an antecedent part calculation unit (17) that obtains an output value by applying
), which performs a logical operation on the output value of the consequent part (18) to obtain an output value, and performs a control operation based on the output value of the consequent part calculation part (18) and the membership function value for the control operation amount. In the fuzzy controller, the antecedent part calculation part (17) includes an input unit (1') which distributes the input signal value, and an inference value calculation part (19) that calculates and outputs a quantity. a basic unit (1) that receives one or more inputs and an internal state value by which the inputs are to be multiplied to obtain a product-sum value, and obtains an output by functionally converting the product-sum value; as a structural unit, a plurality of the input units (1'-h) as an input layer, and one or more of the basic units (1-i) as an intermediate layer, comprising one or more intermediate layers, And one of the basic units (1-j) is used as an output layer, and internal connections are formed between the input layer and the foremost intermediate layer, between the intermediate layers, and between the final intermediate layer and the output layer. and a hierarchical network structure unit (20) in which a value is set at which a marginal product value of input signal values is output from the output layer as an internal state value assigned to the internal connection. Fuzzy controller.
JP2071166A 1990-03-20 1990-03-20 Fuzzy controller Expired - Lifetime JP2559879B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2071166A JP2559879B2 (en) 1990-03-20 1990-03-20 Fuzzy controller

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2071166A JP2559879B2 (en) 1990-03-20 1990-03-20 Fuzzy controller

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH03271806A true JPH03271806A (en) 1991-12-03
JP2559879B2 JP2559879B2 (en) 1996-12-04

Family

ID=13452792

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2071166A Expired - Lifetime JP2559879B2 (en) 1990-03-20 1990-03-20 Fuzzy controller

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2559879B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06176001A (en) * 1992-12-03 1994-06-24 Adoin Kenkyusho:Kk Network type information processing system and its learning method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06176001A (en) * 1992-12-03 1994-06-24 Adoin Kenkyusho:Kk Network type information processing system and its learning method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2559879B2 (en) 1996-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO1991014226A1 (en) Neuro-fuzzy fusion data processing system
JPH03271806A (en) Fuzzy controller
JPH03271807A (en) Fuzzy controller
JPH03271810A (en) Fuzzy controller
JPH03271811A (en) Fuzzy controller
JPH03271809A (en) Fuzzy controller
JP2559878B2 (en) Fuzzy controller
JPH03271804A (en) Fuzzy controller
JP2559876B2 (en) Fuzzy controller
JP2559881B2 (en) Fuzzy controller
JP2763369B2 (en) How to tune fuzzy control rules
JP2763370B2 (en) Hierarchical network configuration fuzzy controller
JPH03268077A (en) Centroid deciding element output device using neural network
JP2763371B2 (en) Hierarchical network configuration fuzzy controller
JPH04291662A (en) Operation element constituted of hierarchical network
JP2763367B2 (en) Generating fuzzy control rules
JP2763368B2 (en) Tuning method of membership function in fuzzy control
JP2744321B2 (en) Analysis processing method of adaptive data processing device
JP2763366B2 (en) Hierarchical network configuration data processing device and data processing system
JP3172164B2 (en) Group-based sequential learning method of connection in neural network
JPH0424740A (en) Learning method for prewired neuro of rule part
JP2744313B2 (en) Network configuration data processing device
JPH02178758A (en) Neural net constituting information processor
JPH0424741A (en) Learning method for prewired neuro of rule part
JPH06110860A (en) Signal processor