JPH032931A - Arithmetic system for fuzzy inference - Google Patents
Arithmetic system for fuzzy inferenceInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、ファジィ推論演算方式に関する。[Detailed description of the invention] [Purpose of the invention] (Industrial application field) The present invention relates to a fuzzy inference calculation method.
(従来の技術)
ファジィ推論は、各種制御の分野、人工知能の分野、意
志決定支援システムの分野など、多くの分野に4つたっ
てその応用が試みられ、その有効性が確認されている。(Prior Art) Fuzzy inference has been applied in many fields, including various control fields, artificial intelligence, and decision support systems, and its effectiveness has been confirmed.
特に制御の分野で′は、ファジィ制御と称され、従来不
可能であった複雑なシステムの自動制御を可能にし、産
業上大きなインパクトを与えている。Particularly in the field of control, 'fuzzy control' enables automatic control of complex systems, which was previously impossible, and has had a great impact on industry.
これらの応用に於いて広く用いられるファジィ推論方式
は、前件部をAk後件部をBとする条件命題IF A
then Bに事実A′を適合して、次式で示す
推論により、推論結果B′を得るものである。The fuzzy inference method widely used in these applications is a conditional proposition IF A where the antecedent part is A and the consequent part is B.
By applying the fact A' to then B, the inference result B' is obtained by the inference shown in the following equation.
条件命題:IF A then B事 実
: A′
推論結果=B′
ところで、ファジィ推論の演算においては、従来、対称
とするファジィ集合が実数または自然数等の空間上にあ
る場合、そのファジィ集合をメンバーシップ関数で定義
して行っていた。−b−、ファジィ集合は、表現定理に
よればα−レベル集合の集合族によっても定義すること
が可能である。Conditional proposition: IF A then B Fact: A' Inference result = B' By the way, in fuzzy inference operations, conventionally, when the fuzzy set to be symmetrical is on the space of real numbers or natural numbers, the fuzzy set is called the member. It was defined using a ship function. -b-, fuzzy sets can also be defined by a set family of α-level sets according to the representation theorem.
α−レベル集合はファジィ集合の演算や関係式を計算す
る場合に非常に有効な表現形態である。α-level sets are a very effective form of expression when calculating fuzzy set operations and relational expressions.
また、ファジィ推論処理システムをディジタル回路によ
り専用ハードウェアで実現する場合を考えると、ファジ
ィ集合を記憶するのに必要なメモリ容量や、ファジィ集
合を逐次修iEする場へ等に要する時間においてもα−
レベル集合の集合族による表現は有効である。In addition, considering the case where a fuzzy inference processing system is implemented using dedicated hardware using digital circuits, α −
Representation of level sets by set families is valid.
以下、この点に関し、詳細を補足する。Below, we will provide additional details regarding this point.
まず、空間U上のファジィ集合Aを定義するメンバーシ
ップ関数をμA (u)とすると、Aのα−レベル集
合Aαは次式で定義される。First, let μA (u) be the membership function that defines the fuzzy set A on the space U, then the α-level set Aα of A is defined by the following equation.
Aα= (u l μA (Ll)≧α、u6U)α
((0,1,)
上式から明かなように、α−レベル集合はクリスプ集合
(非ファジィ集合)である。また、Aが凸ファジィ集合
の場合は、Aαは閉区間となる。Aα= (u l μA (Ll)≧α, u6U) α
((0, 1,) As is clear from the above equation, the α-level set is a crisp set (non-fuzzy set). Further, when A is a convex fuzzy set, Aα is a closed interval.
凸ファジィ集合とは、メンバーシップ関数μ(U)か次
式の条件を満足するファジィ集合をいう。A convex fuzzy set is a fuzzy set that satisfies the membership function μ(U) or the following condition.
μ(λu+(1−λ)u)≧
rnin(μ(λu)、μ((1−λ)U))1≧λ≧
O
式(5)の条件を満たす関数を準凹関数という。μ(λu+(1-λ)u)≧ rnin(μ(λu), μ((1-λ)U))1≧λ≧
O A function that satisfies the condition of equation (5) is called a quasi-concave function.
凸ファジィ集合の場合、α−レベル集合は閉区間となる
ため、ここでは次のように表現する。In the case of a convex fuzzy set, the α-level set is a closed interval, so it is expressed here as follows.
Aα![u 1 、 u 、]
上述した定義に基づいて、ファジィ推論処理システムを
ディジタル回路により専用ハードウェアで実現する場合
を考える。Aα! [u 1 , u ,] Based on the above definition, consider a case where a fuzzy inference processing system is implemented using dedicated hardware using a digital circuit.
メンバーシップ関数を基本に考えると、1F意のファジ
ィ集合を記憶するのに必要なメモリ容量は全空間の要素
数Nたけ必要となる。これは、全空間の要素毎にメンバ
ーシップ・グレードを記憶する必要があるからである。Considering the membership function as the basis, the memory capacity required to store a 1F fuzzy set is equal to the number of elements in the total space N. This is because it is necessary to store the membership grade for each element of the entire space.
ところが、α−レベル集合で表現すると、メンバーシッ
プ・グレードをMレベルで表現する場合、2Mのメモリ
容量となる。すなわち、ここでは凸ファジィ集合を仮定
しているので、a−レベル集合は閉区間となり、その左
端と右端の2つの値を記憶すればよい。従って、すべて
のメンバーシップ・グレートにλIするα−レベル集合
を記tαすることを考えると、メンバーシップ・グレー
ドのレベル数Mの2倍に相自するメモリ容量が必要にな
る。However, if the membership grade is expressed as an α-level set, the memory capacity will be 2M if the membership grade is expressed as M levels. That is, since a convex fuzzy set is assumed here, the a-level set becomes a closed interval, and it is sufficient to store the two values at the left end and right end. Therefore, if we consider recording an α-level set tα with λI for all membership grades, we will need a memory capacity twice as large as the number M of membership grades.
以上のことから、メンバーシップ関数を記tαする場合
は、全空間の要素数を多くすると、それに比例して必要
なメモリ容量が増加する。これに対して、レベル集合を
記憶する方法では、全空間の要素数に無関係となり、メ
ンバーシップ・グレートのレベル数にのみ依r7:する
。対象とするファジィ集合のダイナミックレンジを大き
く取るためにはレベル集合を記憶する方がa利である。From the above, when writing the membership function as tα, if the number of elements in the total space is increased, the required memory capacity increases in proportion. On the other hand, the method of storing level sets is independent of the number of elements in the total space and depends only on the number of levels of membership greats. In order to increase the dynamic range of the target fuzzy set, it is advantageous to memorize level sets.
すなわち、次式の条件を満たす場合は、レベル集合の集
合族でファジィ集合を記憶する方がメモリ容量は少なく
てもよい。That is, if the following condition is satisfied, the memory capacity may be smaller if the fuzzy set is stored in a set family of level sets.
N>>2M
メモリ容量が少ないことは、メモリ容量自体の問題のみ
ならず、ファジィ集合の逐次修iE等を行う場合に、修
1L時間の短縮につながる。N >> 2M The small memory capacity not only causes a problem of the memory capacity itself, but also leads to a reduction in the repair 1L time when performing sequential repair iE of fuzzy sets.
同様の議論は拡張原理によるファジィ集合間の演算を行
う場合についても行える。A similar argument can be made when performing operations between fuzzy sets based on the expansion principle.
α−レベル集合は、ファジィ集合の演算や関係式を計算
する場合に非常に有効な表現形態である。The α-level set is a very effective form of expression when calculating fuzzy set operations and relational expressions.
拡張原理によるファジィ集合間の演算は、メンバーシッ
プ関数による定義では、全空間の各要素についてメンバ
ーシップ・グレードを求めてファジィ集合を記憶するメ
モリに書き込まなくてはならない。ファジィ集合の2項
演算では、全空間の要素数がNの場合、N回のmin演
算と対象とする2項演算、メモリへの書き込みが必要と
なる。α−レベル集合による定義では、α−レベル集合
に相当する閉区間の左端、右端を与える数値の演算とな
るため、ディジタル処理を行うのに都合がよい。When operations between fuzzy sets based on the expansion principle are defined using membership functions, the membership grade must be determined for each element in the entire space and written into a memory that stores fuzzy sets. In a binary operation on a fuzzy set, when the number of elements in the total space is N, N min operations, a target binary operation, and writing to memory are required. The definition using the α-level set is convenient for digital processing because it involves calculation of numerical values that give the left and right ends of the closed interval corresponding to the α-level set.
凸ファジィ集合の2項の演算では、メンバーシップ・グ
レードのレベル数がMの場合、2〜1回の対象とする2
項の演算とメモリへの書き込みでよい。従って、拡張原
理によるファジィ推論の演算では、全空間の要素数が多
いほど、ファジィ集合はメンバーシップ関数による定義
よりもα−レベル集合による定義の方が有利である。In the binary operation of a convex fuzzy set, if the number of levels of membership grade is M, 2 to 1 target
All you need to do is operate on the terms and write them to memory. Therefore, in the fuzzy inference calculation based on the expansion principle, the larger the number of elements in the total space, the more advantageous it is to define the fuzzy set by the α-level set than by the membership function.
以上のことから、ファジィ推論エンジンをディジタル回
路によるハードウェアによって実現する場合、ファジィ
集合は、メンバーシップ関数により定義するよりも、α
−レベル集合により定義した方がよい。From the above, when a fuzzy inference engine is implemented using hardware using digital circuits, the fuzzy set is defined by α
- It is better to define by level set.
(発明が解決しようとする課題)
従来、メンバーシップ関数をROMやRAMに記憶し、
メンバーシップ・グレードを求めたい要素に相当するア
ドレスによりアクセスする形態で、所望のメンバーシッ
プ・グレードを得ていた。(Problem to be solved by the invention) Conventionally, membership functions are stored in ROM or RAM,
The desired membership grade was obtained by accessing the address corresponding to the element for which the membership grade was desired.
そのため、ファジィ集合を定義する全空間の要素数か多
い場合には、その要素数に比例したアドレス空間が必要
となり、多くのメモリ容量を必要とするという問題があ
る。これは、メモリ容は自身の問題のみならず、ファジ
ィ集合を学習等により逐次修i[する必要がある場合に
は、その処理時間の増大にもつながるという問題がある
。すなわち、全空間に対応するすべてのアドレスに格納
されているメンバーシップ・グレードをすべて書き直さ
なければならないのである。Therefore, when the number of elements in the total space that defines the fuzzy set is large, an address space proportional to the number of elements is required, resulting in a problem that a large memory capacity is required. This is not only a problem of memory capacity itself, but also a problem that if it is necessary to sequentially modify fuzzy sets by learning etc., the processing time will increase. In other words, all membership grades stored at all addresses corresponding to the entire space must be rewritten.
そこで、本発明は、ファジィ集合を定義する全空間の要
素数が多くとも、少ないメモリ容はで、容易、迅速に処
理することができるファジィ推論演算方式を提供するこ
とを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, it is an object of the present invention to provide a fuzzy inference calculation method that can be easily and quickly processed with a small memory capacity even if the number of elements in the total space defining a fuzzy set is large.
〔発明の11vt成〕
(課題を解決するための手段)
上記目的を達成するための本発明は、条件命題の前件部
および後件部、事実、推論結果を規定するファジィ集合
をそれぞれAkB、A’ B’とし、AはI(個のフ
ァジィ集合Ak (Ic−1,2゜K)を論理積(AN
D)で結合したファジィ集合■Akとし、事実A′は
に′個のファジィ集合Ak’ (k−1,2・・・・
・K’ )を論理積(AND)で結合したファジィ集合
1’jAh’ とするファジィ推論演算方式において、
前記条件命題の前件部のファジィ集合Aを定義する全空
間をUk、後件部のファジィ集合Bを定義する全空間を
Vとし、
前記事実のファジィ集合Ak のα−レベル集合と前記
条件命題の後件部のファジィ集合を定義する空間Vから
得られる直積Ak′α・A2’ α・・・・・Ak
α・Vと、前記条件命題の前件部のファジィ集合n A
b及び前記条件命題の後件部Bから得られるに+1項
のファジィ関係Rのa−レベル集合Rαとの論理積をと
り、
この論理積を前記空間V上に射影する事によって得られ
る集合が前記空間Uk上の要素に&、lする推論結果の
α−レベル集合と等しくなるための要素u’ = (u
’、、u’ 2 、・・・・・・uo )のファジィ集
合Aに対するメンバーシップ・グレードα°を予め、
このα゜を与える全ての要素U′に対する推論結果のα
−レベル集合が後件部のファジィ集合Bのとのα−レベ
ル集合になるかをレベルαて与えるテーブルを用意し、
前記α゜をキーとして前記テーブルをひくことて11t
られるレベルα から得られるBのα′−レベル集合B
α′を推論結果のファジィ集合B′のa−レベル集合B
′ αとすることを特徴とする。[11vt formation of the invention] (Means for solving the problem) The present invention to achieve the above object is based on the fuzzy sets that define the antecedent and consequent parts, facts, and inference results of a conditional proposition, respectively. Let A'B' be A'B', and A is the logical product (AN
Let the fuzzy set ■Ak connected by D) be the fuzzy set Ak', and the fact A' is a fuzzy set Ak' (k-1, 2...
・In the fuzzy inference calculation method in which the fuzzy set 1'jAh' is obtained by combining K') with logical product (AND),
The total space defining the fuzzy set A of the antecedent part of the conditional proposition is Uk, the total space defining the fuzzy set B of the consequent part is V, and the α-level set of the fuzzy set Ak of the facts and the conditional proposition Direct product Ak'α・A2' α...Ak obtained from the space V that defines the fuzzy set of the consequent of
α・V and the fuzzy set n A of the antecedent part of the conditional proposition
b and the consequent part B of the conditional proposition, the fuzzy relation R of +1 term is logically ANDed with the a-level set Rα, and the set obtained by projecting this logical product onto the space V is Element u' = (u
', , u' 2 , ......uo) for the fuzzy set A of membership grade α°, and the inference result α for all elements U' that give this α°.
- Prepare a table that gives the level α whether the level set is an α-level set with the fuzzy set B of the consequent part, and use the α° as a key to draw the table to obtain 11t.
α′-level set B of B obtained from the level α
α′ is the a-level set B of the fuzzy set B′ of the inference result.
′ α.
(作用)
本発明のファジィ推論演算方式では、対象とするファジ
ィ集合がすべてα−レベル集合で規定でき、メンバーシ
ップ関数によりファジィ集合を規定する場合に比較して
、ファジィ集合を定義する全空間の要素数が多い場合で
も必要とするメモリ容量が少なくてよく、ファジィ集合
を学習などにより逐次修正する場合においても処理量が
少なくなる。(Operation) In the fuzzy inference calculation method of the present invention, all target fuzzy sets can be defined by α-level sets, and compared to the case where fuzzy sets are defined by membership functions, the entire space defining the fuzzy sets can be defined. Even when the number of elements is large, the required memory capacity is small, and even when the fuzzy set is successively modified by learning etc., the amount of processing is reduced.
(実施例) 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be explained in detail using the drawings.
まず、ここで対象とするファジィ推論は、次の形式に従
う拡張ファジィ推論によるものであるとする。First, it is assumed that the fuzzy inference targeted here is based on extended fuzzy inference according to the following format.
条件命題: l f [xisAk and xlsA
2ant1 ・−and x isA* ) ] th
en (YisB)事 実 : (x is
Ak ’ )and(x isA 2 ’ )
and−・・and(x IsA * )
推論結果:B′
ここで、Ah 、Ah 、B、B’は、いずれもファ
ジィ集合であり、ファジィ集合を定義する空間Uk、V
に対し以下の式で示されるものである。Conditional proposition: l f [xisAk and xlsA
2ant1 ・-and x isA* ) ] th
en (YisB) fact: (x is
Ak') and (x isA2')
and-...and(x IsA *) Inference result: B' Here, Ah, Ah, B, and B' are all fuzzy sets, and the spaces Uk, V that define the fuzzy sets
is expressed by the following formula.
また、前件部は、■Akで与えられ、八をmin演算と
して、次のように定義される。Further, the antecedent part is given by ■Ak, and is defined as follows, with 8 being the min operation.
推論結果B′は、AkとBから得られるに+1項ファジ
ィ関関係表n A * ’の合成演算によって求める。The inference result B' is obtained by combining the +1-term fuzzy relationship table nA*' obtained from Ak and B.
ここでは、合成演算に11ax−1n合成を用いる。こ
の場合、推論結果B′は次式で求めることができる。Here, 11ax-1n synthesis is used for the synthesis calculation. In this case, the inference result B' can be obtained using the following equation.
・・・八uh、(Llm))八u++ (ub lj
2%+・、 ljm ; u):l’ /u −
(3)上記のファジィ関係Rは次式で定義されるものに
R””’ μA+(u) △II A2 (u
) Δμ^t(u) △・・・△μAk (u)
・・・ (6)但し、Δはmin演算を表す。...8uh, (Llm))8u++ (ub lj
2%+・, ljm; u): l'/u −
(3) The above fuzzy relationship R is defined by the following formula: R''''' μA+(u) △II A2 (u
) Δμ^t(u) △・・・△μAk (u)
... (6) However, Δ represents the min operation.
Rt)−μA+(u)* μ^2(u)* μ^t(1
7)*・ * μA−(u ) ・・・ (7)
但し、*は代数積を表す。Rt)-μA+(u)*μ^2(u)*μ^t(1
7) *・ * μA-(u) ... (7)
However, * represents an algebraic product.
第1図は、本発明の実施例に係わるファジィ推論演算装
置の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a fuzzy inference calculation device according to an embodiment of the present invention.
図示の通り、本例に示すファジィ推論演算装置は、入力
部1と、射影処理部2と、マツピングテーブル3と、B
α−メモリ4と、出力部5の直列回路で構成される。As shown in the figure, the fuzzy inference calculation device shown in this example includes an input section 1, a projection processing section 2, a mapping table 3, and a
It is composed of a series circuit of an α-memory 4 and an output section 5.
射影処理部2ては、人力部1より人力される直viAk
+ ’ crXA2 (ZXAk a×a −
xAh’ α×Vとファジィ関係Rのα−レベル集合R
αの論理積をとり、空間V上に射影する事によって得ら
れる集合が空間Uk上の要素に対する推論結果のα−レ
ベル集合と等しくなるための要素0°−(uol +
u 2 + ” u ’ @ )のファジィ
集合Aに対するメンバーシップ・グレードαを求めるも
のである。The projection processing unit 2 uses direct viAk manually operated by the human power unit 1.
+ ' crXA2 (ZXAk a×a −
xAh' α×V and the α-level set R of the fuzzy relation R
The element 0°-(uol +
The membership grade α of the fuzzy set A of u 2 + ” u ′ @ ) is determined.
マツピング・テーブル3は、α゜を!j、える要素U′
に対する推論結果のα−レベル集合が後件部のファジィ
集合Bのどのα−レベル集合になるかをレベルaて与え
るものである。Mapping table 3 is α゜! j, element U′
The level a indicates which α-level set of the fuzzy set B of the consequent part is the α-level set of the inference result for .
Bα−メモリ4は、α゜をキーとしてマツピング・テー
ブル3をひくことで得られるレベルα′から得られるB
α を与える。このBα′が推論結果のファジィ集合B
′のα−レベル集合B′ αとなる。The Bα-memory 4 is the B that is obtained from the level α′ obtained by drawing the mapping table 3 using α° as a key.
Give α. This Bα′ is the fuzzy set B of the inference result
' is α-level set B' α.
第2図はファジィ関係Rsに対する処理の説明図、第3
図はファジィ関係Rgに対する処理の説明図、第4図〜
第7図はファジィ関係Rs、Rg。Figure 2 is an explanatory diagram of processing for fuzzy relation Rs;
The figure is an explanatory diagram of processing for fuzzy relation Rg, and Fig. 4~
Figure 7 shows the fuzzy relationships Rs and Rg.
Rc、Rpにそれぞれ対応する処理フローチャー1・で
ある。This is a processing flowchart 1 corresponding to Rc and Rp, respectively.
まず、ファジィ関係Rsを用いた場合の推論演算手法を
第1図、第2図及び第4図により示す。First, an inference calculation method using the fuzzy relation Rs is shown in FIGS. 1, 2, and 4.
射影処理部2では、ステップ401で次式によりα を
求める。In the projection processing unit 2, α is determined in step 401 using the following equation.
a” mm i n [μAh (uh、’ )、μ^
m (uh+’ )]ここで、u *+” u k、′
はそれぞれファジィ集合Ak′のα−レベル集合を与
える閉区間の左端、右端である。a” mm in [μAh (uh,' ), μ^
m (uh+')] where u *+" u k,'
are the left end and right end of the closed interval giving the α-level set of the fuzzy set Ak', respectively.
ステップ402で、マツピングテーブル3は、α゜≠0
を判別し、α゜≠0ならば、キーα に対し自身を与え
るものとする。すなわち、ファジィ関係Rsの場合は、
マツピングテーブル3からの出力はα゜となる。In step 402, the mapping table 3 calculates α゜≠0
If α゜≠0, assign itself to the key α. That is, in the case of the fuzzy relation Rs,
The output from the mapping table 3 is α°.
従って、Ba−メモリ4にはこのα゜が人力され、ステ
ップ403でBa0が出力される。このBα°が推論結
果を与えるファジィ集合B′のα−レベル集合B′ α
となる。Therefore, this α° is manually entered into the Ba-memory 4, and Ba0 is output at step 403. This Bα° is the α-level set B′ α of the fuzzy set B′ that gives the inference result.
becomes.
ただし、ステップ402でα゜−0が判別された場合に
は、Ba−メモリ4は空間Vを与えるものとする。K−
2の場合についてこの処理を図示すると第2図のように
なる。However, if α°-0 is determined in step 402, Ba-memory 4 is assumed to provide space V. K-
This process is illustrated in FIG. 2 for case 2.
第2図において(a)(b)に示すファジィ集合のレベ
ル集合の左端及び右端が射影処理部2に与えられ、α゜
≠0のときこれら4個の端点のうち最小の値が採択され
、マツピングテーブル3を介してα゜またはVがBa−
メモリ4に出力され、ここでB′α−Ba0またはB′
α−φがjすられることが示されている。In FIG. 2, the left and right ends of the level set of the fuzzy set shown in (a) and (b) are given to the projection processing unit 2, and when α゜≠0, the minimum value among these four end points is adopted, α゜ or V is Ba- through the mapping table 3.
It is output to memory 4, where B'α-Ba0 or B'
It is shown that α−φ is equal to j.
次に、ファジィ関係Rgを用いた場合の推論演算手法を
第1図、第3図、第5図により示す。Next, the inference calculation method when using the fuzzy relation Rg is shown in FIGS. 1, 3, and 5.
射影処理部2ては、次式によりα を求める。The projection processing unit 2 calculates α using the following equation.
tl :in t n [u^* (u 、’
>+uA* (u k、′)、αコステップ501で
マツピング・テーブル3は、ファジィ関係Rsの場合と
同様、α。≠Oのときキーα に対しα゜自身を与える
ものとする。従って、Ba−メモリ4にはこのα゜が入
力され、Ba0が出力される。ステップ503てこのB
a。tl :in t n [u^* (u,'
>+uA* (u k,'), α in the mapping table 3 in the costep 501, as in the case of the fuzzy relation Rs. When ≠O, let α° itself be given to the key α. Therefore, this α° is input to the Ba-memory 4, and Ba0 is output. Step 503 Lever B
a.
が推論結果を与えるファジィ集合B′のα−レベル集合
B′ αとなる。但し、αo−0の場合、Ba−メモリ
4はこれをステップ502で判別してステップ504て
空間Vを与えるものとする。becomes the α-level set B' α of the fuzzy set B' that gives the inference result. However, in the case of αo-0, the Ba-memory 4 determines this in step 502 and provides the space V in step 504.
第3図はに−2の場合についての処理を図示したもので
ある。図は(a)(b)に示す複数のファジィ集合の各
端点及びaが射影処理部2に1jえられ、マツピングテ
ーブル3及びBa−メモリ4でrn i n演算結果α
゜がα ≠0のとき、Ba−Ba、とされ、α゜−0の
ときBa が空間■とされることを示している。FIG. 3 illustrates the processing for case 2-2. In the figure, each endpoint and a of the plurality of fuzzy sets shown in (a) and (b) are obtained in the projection processing unit 2, and the mapping table 3 and Ba-memory 4 calculate the result α of the rn i n operation.
This shows that when α ≠ 0, Ba is expressed as Ba-Ba, and when α ≠ 0, Ba is expressed as space ■.
ファジィ関係Rcを用いた場合の推論演算手法を第1図
、第6図に示す。The inference calculation method when using the fuzzy relation Rc is shown in FIGS. 1 and 6.
射影処理部2では、次式によりα°を求める(ステップ
601〜603)。The projection processing unit 2 calculates α° using the following equation (steps 601 to 603).
果が空集合φとなるか否か及びα、とαの大小関係によ
り、α゜を次式により求める(ステップ701〜705
)。Depending on whether the result is the empty set φ and the magnitude relationship between α and α, α° is calculated using the following formula (steps 701 to 705
).
・・・ (8)
マツピング・テーブル3は次式に従う(ステ11式%)
上式で与えられるα′により、α をレベルとするBの
α′−レベル集合Bα′を、推論結果を与えるファジィ
集合B′のα−レベル集合B′αとする(ステップ60
8〜610) ただし、α′がφの場合は、空集合φを
B′αとする。... (8) Mapping table 3 follows the following formula (Step 11 formula%) Using α' given in the above formula, the α'-level set Bα' of B, where α is the level, is calculated using the fuzzy function that gives the inference result. α-level set B′α of set B′ (step 60
8 to 610) However, when α' is φ, the empty set φ is set to B'α.
最後に、ファジィ関係Rpを用いた場合の推論演算手法
を第7図に示す。Finally, FIG. 7 shows an inference calculation method using the fuzzy relation Rp.
Aのレベルα、 wm lに対するα、−レベル集合A
α、とA′のレベルα1−1に対するα1−レベル集合
A′α、の論理積Aα1 nA’ (Zlの結αユくα
の場合
・・・(10)
たたし、ここで、
al、、−tna x [μ^ (uhj’ )
、μ^ (uh、′ )]・・・ (11)
とする。マツピング拳テーブルは次式に従う(ス%式%
)
上式で′iえられるα′により、α′をレベルとするB
のα′−レベル集合Bα を、推論結果を5えるファジ
ィ集合B′のα−レベル集合B′αとする。但し、α
がφの場合は、空集合φをB′aとする。Level α of A, α for wm l, - level set A
The logical product Aα1 nA' of the α1-level set A′α, for the level α1-1 of α, and A′
In the case of (10), where, al,, -tna x [μ^ (uhj')
, μ^ (uh, ′)]... (11). The Matuping fist table follows the following formula (S% formula%
) Based on α′ obtained by the above formula, B with α′ as the level
Let the α'-level set Bα of the inference result be the α-level set B'α of the fuzzy set B' with 5 inference results. However, α
is φ, let the empty set φ be B'a.
以上説明したように、本例では、ファジィ集合を定義す
る全空間の要素数が多い場合でも必要と3るメモリ容量
が少なくて良く、ファジィ集合を学習などにより逐次修
正する場合に於いても処理量が少なくなる。また、拡張
原理によるファジィ集合間の演算は、レベル集合による
ファジィ集合の定義により非常に容易になり演算速度が
向上する。そのため、ファジィ推論エンジンに拡張原理
による演算を導入する場合において、ファジィ集合の表
現形態が統一され全体の処理効率が向上する。As explained above, in this example, the required memory capacity is small even when the number of elements in the total space that defines the fuzzy set is large, and even when the fuzzy set is sequentially modified by learning etc. Quantity decreases. In addition, operations between fuzzy sets based on the expansion principle are greatly facilitated and the operation speed is improved by defining fuzzy sets using level sets. Therefore, when an operation based on the expansion principle is introduced into a fuzzy inference engine, the representation form of the fuzzy set is unified and the overall processing efficiency is improved.
更に、本手法ではα−レベル集合毎に独立して推論KW
が可能であるため、必要なメンバーシップ・グレードに
対する推論結果を得ることが可能である。Furthermore, in this method, the inference KW is calculated independently for each α-level set.
, it is possible to obtain inference results for the required membership grade.
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明
の要旨を逸脱しない範囲で任意に変形して実施できる。The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented with arbitrary modifications without departing from the gist of the present invention.
以上の通り、本発明は特許請求の範囲に記載の通りのフ
ァジィ推論演算方式であるので、ファジィ集合を定義す
る全空間の要素数が多くとも、少ないメモリ容量で、容
易、迅速に処理することができる。As described above, since the present invention is a fuzzy inference calculation method as described in the claims, even if the number of elements in the total space defining a fuzzy set is large, it can be easily and quickly processed with a small memory capacity. I can do it.
第1図は本発明の一実施例に係るファジィ推論装置を示
すブロック図、第2図及び第3図はファジィ関係Rs及
びRgの処理方式を示す説明図、第4図〜第7図はファ
ジィ関係Rs、Rg、Rc。
Rpの推論手順を示すフローチャートである。
1・・・人力部
2・・・射影処理部
3・・・マツピングテーブル
4・・・Bα−メモリ
5・・・出力部FIG. 1 is a block diagram showing a fuzzy inference device according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are explanatory diagrams showing a processing method for fuzzy relationships Rs and Rg, and FIGS. Relationship Rs, Rg, Rc. It is a flowchart which shows the inference procedure of Rp. 1... Human power section 2... Projection processing section 3... Mapping table 4... Bα-memory 5... Output section
Claims (5)
を規定するファジィ集合をそれぞれA、B、A′、B′
とし、AはK個のファジィ集合A_k(k=1、2、・
・・・・・K)を論理積(AND)で結合したファジィ
集合■A_kとし、事実A′はK′個のファジィ集合A
_k′(k=1、2、・・・・・・K′)を論理積(A
ND)で結合したファジィ集合■A_k′とするファジ
ィ推論演算方式において、前記条件命題の前件部のファ
ジィ集合Aを定義する全空間をU_k、後件部のファジ
ィ集合Bを定義する全空間をVとし、 前記事実のファジィ集合A_k′のα−レベル集合と前
記条件命題の後件部のファジィ集合を定義する空間Vか
ら得られる直積A_1′α×A_2′α×・・・×A_
k′α×Vと、前記条件命題の前件部のファジィ集合■
A_k及び前記条件命題の後件部Bから得られるK+1
項のファジィ関係Rのα−レベル集合Rαとの論理積を
とり、 この論理積を前記空間V上に射影する事によって得られ
る集合が前記空間U_k上の要素に対する推論結果のα
−レベル集合と等しくなるための要素u゜=(u゜_1
、u゜_2、・・・u゜_k)のファジィ集合Aに対す
るメンバーシップ・グレードα゜を求め、 このα゜を与える全ての要素u′に対する推論結果のα
−レベル集合が後件部のファジィ集合Bのどのα−レベ
ル集合になるかをレベルαで与えるテーブルを用意し、 前記α゜をキーとして前記テーブルをひくことで得られ
るレベルα′から得られるBのa′−レベル集合Bα′
を推論結果のファジィ集合B′のα−レベル集合B′α
とすることを特徴とするファジィ推論演算方式。(1) Fuzzy sets that define the antecedent and consequent parts, facts, and inference results of a conditional proposition are A, B, A', and B', respectively.
and A is a set of K fuzzy sets A_k (k=1, 2, .
...K) is a fuzzy set ■A_k that is connected by logical product (AND), and the fact A' is a fuzzy set A of K' pieces.
_k' (k=1, 2,...K') is logically ANDed (A
In the fuzzy inference calculation method where the fuzzy set A_k' is a fuzzy set connected by ND), the total space defining the fuzzy set A of the antecedent part of the conditional proposition is U_k, and the total space defining the fuzzy set B of the consequent part of the conditional proposition is U_k. Let V be the direct product A_1′α×A_2′α×···×A_ obtained from the space V that defines the α-level set of the fuzzy set A_k′ of the facts and the fuzzy set of the consequent of the conditional proposition.
k'α×V and the fuzzy set of the antecedent part of the conditional proposition ■
K+1 obtained from A_k and the consequent part B of the conditional proposition
The set obtained by performing the logical product of the fuzzy relation R of the terms with the α-level set Rα and projecting this logical product onto the space V is the α of the inference results for the elements on the space U_k.
−Element u゜=(u゜_1
, u゜_2, ... u゜_k) for the fuzzy set A, and calculate the inference result α for all elements u′ that give this
- Prepare a table that gives the level α which α-level set of fuzzy set B of the consequent part the level set is, and obtain it from the level α′ obtained by searching the table using the α゜ as a key. a′-level set Bα′ of B
is the α-level set B′α of the fuzzy set B′ of the inference result.
A fuzzy inference calculation method characterized by the following.
、前記ファジィ集合A_k、A_k′のメンバシップ関
数をそれぞれμ_A__k(u)、μ_A_k′(u)
とし、A_k′のα−レベル集合を与える閉区間の左端
右端をそれぞれu■、u■とするとき、前記α゜を、 α゜=m■n[μ_A_k(u■)、μ_A_k(U■
)]によって求め、前記テーブルはα゜に対しα゜自身
を与えるものとし、このテーブルをα゜をキーとして引
くことで得られるα′が0でない場合はα′をレベルと
するBのα′−レベル集合Bα′を、推論結果を与える
ファジィ集合B′のα−レベル集合B′αとし、α′が
0の場合は、空間V全体をB′αとすることを特徴とす
るファジィ推論演算方式。(2) In the fuzzy inference calculation method according to claim 1, membership functions of the fuzzy sets A_k and A_k' are defined as μ_A___k(u) and μ_A_k'(u), respectively.
When the left and right ends of the closed interval that gives the α-level set of A_k' are u■ and u■, respectively, then α゜ is expressed as α゜=m■n[μ_A_k(u■), μ_A_k(U■
)], and the table gives α゜ itself for α゜, and if α′ obtained by drawing this table using α゜ as a key is not 0, then α′ of B whose level is α′ is obtained. - A fuzzy inference operation characterized in that the level set Bα' is the α-level set B'α of the fuzzy set B' that gives the inference result, and when α' is 0, the entire space V is set as B'α. method.
、前記ファジィ集合A_k、A_k′のメンバシップ関
数をそれぞれμ_A(u)、μ_A_k′(u)とし、
ファジィ集合A_n′のα−レベル集合を与える閉区間
の左端右端をそれぞれu■、u■とするとき、前記α゜
を、 α゜=m■n[μ_A_k(u■)、μ_A_k(μ■
)、α]によって求め、前記テーブルはα゜に対しα゜
自身を与えるものとし、このテーブルをα゜をキーとし
て引くことで得られるα′が0でない場合はα′をレベ
ルとするBのα′−レベル集合Bα′を、推論結果を与
えるファジィ集合B′のα−レベル集合B′αとし、α
′が0の場合は、空間V全体をB′αとすることを特徴
とするファジィ推論演算方式。(3) In the fuzzy inference calculation method according to claim 1, membership functions of the fuzzy sets A_k and A_k' are μ_A(u) and μ_A_k'(u), respectively;
When the left and right ends of the closed interval giving the α-level set of the fuzzy set A_n' are u■ and u■, respectively, the above α゜ is α゜=m■n[μ_A_k(u■), μ_A_k(μ■
), α], and the table gives α° itself for α°, and if α′ obtained by drawing this table using α° as a key is not 0, then the value of B whose level is α′ is calculated by Let the α′-level set Bα′ be the α-level set B′α of the fuzzy set B′ that gives the inference result, and α
A fuzzy inference calculation method characterized in that when ' is 0, the entire space V is set to B'α.
、Aのα−レベル集合AαとA’のα−レベル集合A′
αの論理積Aα■A′αの結果が空集合φとなるか否か
により、前記α゜を、α゜=〔α、Aα∩A′α≠φの
場合 〔φ、Aα∩A′α=φの場合とし、前記テーブルはこ
のα゜により、 α′=〔α、α≦α゜の場合〔φ、α>α゜またはα゜
=φの場合で、与えられるα′を与えるものとし、α′
が0でない場合はα′をレベルとするBのα′−レベル
集合Bα′を、推論結果を与えるファジィ集合B′のα
−レベル集合B′αとし、α′がφの場合は、空集合φ
をB′αとすることを特徴とするファジィ推論演算方式
。(4) In the fuzzy inference calculation method according to claim 1, an α-level set Aα of A and an α-level set A′ of A′ are provided.
Depending on whether or not the result of the logical product Aα■A′α of α is the empty set φ, the above α゜ can be changed to α゜=[α, Aα∩A′α≠φ [φ, Aα∩A′α = φ, and the above table gives α′, which is given by this α゜, when α′=[α, α≦α〜[φ, α>α゜ or α゜=φ. ,α′
is not 0, the α′-level set Bα′ of B whose level is α′ is set to α of the fuzzy set B′ that gives the inference result.
- level set B'α, and if α' is φ, then the empty set φ
A fuzzy inference calculation method characterized in that B'α is a fuzzy inference calculation method.
、 α_m=max[μ_A(u■)、μ_A(u■)]と
したとき、 Aのレベルα_1=1に対するα_1−レベル集合Aα
_1とA′のレベルα_1=1に対するα_1−レベル
集合A′α_1の論理積Aα_1∩A′α_1の結果が
空集合φとなるか否か及びα_mとαの大小関係により
、前記α゜を、 α゜=〔1、Aα_1∩A′α_1≠φの場合〔a_m
、Aα_1∩A′α_1=φかつα_m≧αの場合 〔φ、Aα_1∩A′α_1=φかつα_m<αの場合
とし、前記テーブルはこのα゜により、 α′=〔α/α゜、α/α゜≦1の場合〔φ、α/α゜
>1またはα゜=φの場合で与えられるα′を与えるも
のとし、α′がφでない場合はα′をレベルとするBの
α′−レベル集合Bα′を、推論結果を与えるファジィ
集合B′のα−レベル集合B′αとし、α′がφの場合
は、空集合φをB′αとすることを特徴とするファジィ
推論演算方式。(5) In the fuzzy inference calculation method according to claim 1, when α_m=max[μ_A(u■), μ_A(u■)], α_1−level set Aα for level α_1=1 of A
Depending on whether the result of the logical product Aα_1∩A'α_1 of α_1-level set A'α_1 with respect to level α_1=1 of _1 and A' is the empty set φ and the magnitude relationship between α_m and α, the above α° can be calculated as follows: α゜=[1, Aα_1∩A′α_1≠φ [a_m
, Aα_1∩A′α_1=φ and α_m≧α [φ, Aα_1∩A′α_1=φ and α_m<α, and the table above is based on this α゜, α′=[α/α゜, α When /α゜≦1 [φ, α′ given when α/α゜>1 or α゜=φ is given, and if α′ is not φ, α′ of B with α′ as the level - A fuzzy inference operation characterized in that the level set Bα′ is the α-level set B′α of the fuzzy set B′ that gives the inference result, and when α′ is φ, the empty set φ is set as B′α method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1135807A JPH032931A (en) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | Arithmetic system for fuzzy inference |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1135807A JPH032931A (en) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | Arithmetic system for fuzzy inference |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH032931A true JPH032931A (en) | 1991-01-09 |
Family
ID=15160284
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1135807A Pending JPH032931A (en) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | Arithmetic system for fuzzy inference |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH032931A (en) |
-
1989
- 1989-05-31 JP JP1135807A patent/JPH032931A/en active Pending
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