JPH0365704A - ファジィ制御装置及びファジィ制御方法 - Google Patents

ファジィ制御装置及びファジィ制御方法

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JPH0365704A
JPH0365704A JP1202165A JP20216589A JPH0365704A JP H0365704 A JPH0365704 A JP H0365704A JP 1202165 A JP1202165 A JP 1202165A JP 20216589 A JP20216589 A JP 20216589A JP H0365704 A JPH0365704 A JP H0365704A
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JP
Japan
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fuzzy
control
rule
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value
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JP1202165A
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English (en)
Inventor
Kyoichi Endo
遠藤　経一
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N7/00—Computing arrangements based on specific mathematical models
    • G06N7/02—Computing arrangements based on specific mathematical models using fuzzy logic
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/0265—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric the criterion being a learning criterion
    • G05B13/0275—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric the criterion being a learning criterion using fuzzy logic only
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S706/00—Data processing: artificial intelligence
    • Y10S706/902—Application using ai with detail of the ai system
    • Y10S706/903—Control

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、プラントやロボット等の制御において、制御
対象の動特性が十分に分らない場合や、操作中に制御対
象の動特性が変動するために、従来からある制御理論の
適用が困難な制御対象に対して、熟練運転員の持つ制御
ルールに基づき制御を行うルール型制御方式であるファ
ジィ制御方式に関する。
（従来の技術） ファジィ制御方式は、熟練運転員（エキスパート）の持
つ制御ルールをファジィ理論を用いて表現し、ファジィ
推論により制御指示を決定することを特徴とするルール
型制御方式である。このような制御方式では、熟練運転
員（エキスパート）の持つ制御ルールを十分表現でき、
かつ推論により適切な制御指示を与える機能が要求され
る。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来のファジィ制御方式では、確定的な
時刻における制御対象の状態しか取扱うことができない
。そのため、例えば「しばらく前から圧力が高ければ、
加減弁を少し開く」のような制御ルールの「しばらく前
から」のような曖昧な時刻に関する制御対象の状態を評
価して制御指示を決定することが従来のファジィ制御方
式ではできず、熟練運転員（エキスパート）の持つ制御
ルールを十分表現できる機能がなかった。
本発明は、以上の点を考慮してなされたもので、曖昧な
時刻や時間経過に関する制御対象の状態を評価して制御
指示を決定することができるファジィ制御方式の提供を
目的としている。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成する本発明のファジィ制御方式は、制御
対象からのプロセス計測値、あるいは運転員が判定した
プロセス状況値を入力値とし、制御規則に従ってファジ
ィ推論演算により制御対象の操作量に関するメンバーシ
ップ関数を計算し、該メンバーシップ関数から操作量を
決定して制御対象を制御するファジィ制御方式において
、前記入力値に関して確定した時刻における値だけでは
なく、曖昧時刻における前記入力値に関する制御規則に
より制御するために、曖昧時刻を時間に関するメンバー
シップ関数により表して、メンバーシップ関数を使い前
記制御規則をファジィ推論演算により評価することを特
徴とする。
（作　用） 本発明では、曖昧な時刻や時間経過を評価するために時
間軸上で定義されるファジィ集合（時間を変数とするメ
ンバーシップ関数）を導入する。
これを、以下、ファジィ時制子と呼ぶことにする。
このファジィ時制子により熟練運転員等のもつ制御ルー
ルを記述し、それを評価することにより曖昧な時刻や時
間経過に関する制御ルールによる制御を実現する。
上記ファジィ時制子の例を第３図に示す。例えば、「約
５分前に圧力が高ければ、弁を少し開く」のような制御
ルールは、第３図のファジィ時制子「約５分前」を使い
「圧力が高い」というプロセスの状態に関する命題の確
信度（メンバーシップ１ｉｉ）の記憶された過去の値を
ファジィ時制子により評価して現在のこのルールの条件
部の成立する確信度を求め、現在の時刻における制御指
示の決定を行う。
これにより、人間の持つ曖昧な時刻や時間経過に関する
制御対象の状態を評価するような制御ルールに基づくフ
ァジィ制御が実現できる。
（実施例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照して詳細に
説明する。
第１図は本発明の一実施例のファジィ制御方式を採用し
た制御システムの構成を示すブロック図である。
図において、１はファジィ制御実行回路、２はファジィ
制御ルール記憶回路である。３はファジィ時制子により
修正されたファジィ命題の過去の確信度を記憶するため
のメンバーシップ値記憶回路を示す。４は制御目標信号
発生回路を示す。５はプラントやロボット等の制御対象
を示す。
ファジィ制御実行回路部１は、制御サイクル毎に、制御
対象５から制御量信号Ｙ及び制御目標信号発生回路４か
ら制御目標値信号Ｒを入力してファジィ制御により操作
量信号Ｕを出力する。
このとき、ファジィ制御実行回路１は、ファジィ制御ル
ール記憶回路２から記憶されている全ての制御ルールＲ
Ｕを読み出し、そのルールの条件部の評価を行う（条件
部において制御偏差Ｅの評価が必要ならば予めＥ−Ｒ−
Ｙを計算しておく）。
ファジィ時制子を含まないルールに対しては、通常のフ
ァジィ制御における推論演算に基づき計算を行う。ファ
ジィ時制子を含むルールに対しては、以下に説明する方
法によりルールの条件部の評価を行う。
制御対象５がｍ人力ｎ出力のシステムとするとき、時刻
ｔでの前記各信号Ｕ、Ｙ、Ｒ及びＥを次のようなベクト
ルで表すことにする。
操作量信号Ｕ Ｕ（ｉ）　−（ｕ　　（ｔ）、ｕ２　（ｔ）、−・−、
ｕｔ　（ｔ）。
・・・　、ｕ　　（ｔ））” ■ 制御量信号Ｙ Ｙ　（ｔ）　＝（ｙ　　（ｔ）、ｙ　２　（ｔ）、・・
・　、ｙｌ（ｔ）。
・・・　、ｙ　　（ｔ））” 制御目標値信号Ｒ Ｒ（ｔ）　−Ｃｒ　　（ｔ）、ｒ２　（ｔ）、−、ｒｌ
　（ｔ）。
・・・　、ｒ　　（ｔ））” 制御偏差Ｅ Ｅ（ｔ）　＝（ｅ　　（ｔ）、ｅ２　（ｔ）、−、ｅｌ
　（ｔ）。
・・・　、ｅ　　（Ｌ））Ｔ ただし、ｅ　、　（ｔ）−ｒ　１（ｔ）−ｙ　、　（ｔ
）Ｔは転置を表す。
ファジィ時制子を含むルールの例として、次のような制
御ルールを考える。
Ｉ　Ｆ　（Ｔ　（ｅｌ−Ａ）　）　ａｎｄ　　（ｅｊ＝
Ｂ）　。
ｔｈｅｎ　（ｕｋ−Ｃ） ここで、Ａ％Ｂ、Ｃはファジィ値であり、各々メンバー
シップ関数ｆ　　、ｆ　　、ｆ　　により特徴ＢＣ づけられる。Ｔはファジィ時制子であり、メンバーシッ
プ関数ｆｒにより特徴づけられる。
現在の時刻ｔにおいて、ｅ　　（ｔ）　、ｅｊ（ｔ）が
与えられたとき、上記制御ルールの条件部の第１項のフ
ァジィ時制子Ｔを含むファジィ命題の確信度ｇ　（（Ｔ
　（ｅ　１−Ａ）　）　）は次のように計算される。尚
、ここで、ｔ　ｌａＸをファジィ時制子Ｔの評価範囲の
上限（現在時刻を原点Ｏとする）を表すものとする。
■制御対象の状態が少なくとも１回実現している場合、
すなわちＴが「約５分前ごろ」のようなファジィ時制子
であるとき、 ｇ　（（Ｔ　（ｅ　ｌ　−Ａ）　）　）　−ｗａｘ　　
（ｗｉｎ　　（ｆ　　（ｔ）、ｆＡ（ｅｔ　　（ｔ　ｏ
−ｔ）　）　）　）ｔ＝０．ｔｉａｘ ・・・　（１） となる。
■制御対象の状態が継続している場合、すなわちＴが「
約５分前から」のようなファジィ時制子であるとき、 ｇ　（（Ｔ　（ｅ　ｌ−Ａ　）　）　）　−Σ（ｗｉｎ
　　（ｆ　　（ｔ）、ｆＡ（ｅ、　　（ｔ、−ｔ）））
）ｔＷａＯ，ｔｓａｘ ／ΣｆＴ（ｔ） ｔ−０，ｔｌａＸ ・・・　（２） となる。
尚、ファジィ時制子の意味によって（１）、（２）式服
外のファジィ時制子の演算方式も考えられる。（１）、
（２）式はその一例を示している。
ファジィ時制子Ｔを含むファジィ命題の信頼度ｇが計算
されると、論理積ａｎｄ等のファジィ論理演算、推論演
算は通常のファジィ制御における方式に従い実行する。
次に、処理手順について説明する。第２図は、本発明の
処理手順のフローチャートである。
尚、毎サンプル時刻ごとにこの処理が実行される。
サンプル時刻ｔで、ステップＳＰＩにおいて処理を開始
した後、ステップＳＰ２において制御目標値信号Ｒと制
御量信号Ｙを読取り、記憶する。
ステップＳＰ３において、記憶された制御目標値信号Ｒ
と制御量信号Ｙから必要があれば制御偏差Ｅを計算し、
記憶する。
ステップＳＰ４では、ファジィ制御ルール記憶回路２か
らルールを読出し、ステップＳＰ５では、ルールの条件
部にファジィ時制子を含むファジィ命題があるかないか
を判断する。
そして、ファジィ時制子を含まないとき、ステップＳＰ
６でファジィ命題の評価（メンバーシップ関数を計算す
る）し、記憶する。
一方、ファジィ時制子を含むとき、ステップＳＰ７でフ
ァジィ時制子つきファジィ命題を（１）あるいは（２）
式により確信度（メンバーシップ値）を計算し、記憶す
る。
続いて、ステップＳＰ８でファジィ命題の現在の確信度
をメンバーシップ値記憶回路３に記憶する。
ステップＳＰ９では、ルールの条件部の全てのファジィ
命題が評価されたかを判断してイエスならばステップ５
ＰＩＯでルールの条件部の確信度を計算し、記憶する。
ステップ５ＰＩＩでは、全てのルールの条件部が評価さ
れたかどうかを判断して、もしイエスならばステップ５
Ｐ１２で、通常のファジィ制御方式により推論結果の統
合処理と操作量信号Ｕを求めてそれを出力する（通常の
ファジィ制御方式による）。
ステップ５Ｐ１３では、サンプル時刻ｔの処理を終了し
て次のサンプル時刻ｔ＋１まで処理プロセスを待機状態
にする。
以上により、人間の持つ曖昧な時刻や時間経過に関する
制御対象の状態を評価するような制御ルールに基づくフ
ァジィ制御が実現できるものである。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、従来のファジィ制
御方式ではできなかった、人間のもつ曖昧な時刻や時間
経過に関する制御対象の状態を評価するような制御ルー
ルに基づくファジィ制御方式が実現できる。これにより
、熟練運転員（エキスパート）のもつ制御ルールを十分
表現でき、ファジィ制御方式の適用範囲を広げることが
できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明によるファジィ制御方式を適用した制御
システムの構成を示すブロック図、第２図はそれぞれ本
発明によるファジィ制御の処理手順を示すフローチャー
ト、第３図はファジィ時制子を表すメンバーシップ関数
の例を示す図である。 １・・・ファジィ制御実行回路、２・・・ファジィ制御
ルール記憶回路、３・・・メンバーシップ値記憶回路、
４・・・制御目標信号発生回路、５・・・制御対象。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）制御対象からのプロセス計測値または運転員が判
    定したプロセス状況値を入力値とし、制御規則に従って
    ファジィ推論演算により制御対象の操作量に関するメン
    バーシップ関数を計算し、該メンバーシップ関数から操
    作量を決定して制御対象を制御するファジィ制御方式に
    おいて、 前記入力値に対し曖昧時刻におけるまたは曖昧時刻から
    の前記制御規則があるとき、この曖昧時刻を時間に関す
    るメンバーシップ関数により表し、このメンバーシップ
    関数を使い前記制御規則をファジィ推論演算により評価
    することを特徴とするファジィ制御方式。
  2. （２）前記メンバーシップ関数により表されたメンバー
    シップ値が、以後の時刻におけるメンバーシップ関数の
    評価に含まれることを特徴とする請求項１記載のファジ
    ィ制御方式。
JP1202165A 1989-08-03 1989-08-03 ファジィ制御装置及びファジィ制御方法 Pending JPH0365704A (ja)

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US5214773A (en) 1993-05-25

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