JPH04124705A - プログラマブルコントローラ - Google Patents
プログラマブルコントローラInfo
- Publication number
- JPH04124705A JPH04124705A JP2243934A JP24393490A JPH04124705A JP H04124705 A JPH04124705 A JP H04124705A JP 2243934 A JP2243934 A JP 2243934A JP 24393490 A JP24393490 A JP 24393490A JP H04124705 A JPH04124705 A JP H04124705A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuzzy
- output
- control
- rule
- fuzzy control
- 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
Links
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 20
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 238000003909 pattern recognition Methods 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
- Programmable Controllers (AREA)
- Executing Machine-Instructions (AREA)
- Devices For Executing Special Programs (AREA)
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。
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)
本発明は鉄鋼、製紙プラント、公共システム、自動車製
造など、産業用システムの制御に使用されるプログラマ
ブルコントローラに係り、特にその制御機能の中核とな
るシーケンス命令にファジィ制御命令を設けたプログラ
マブルコントローラに関するものである。
造など、産業用システムの制御に使用されるプログラマ
ブルコントローラに係り、特にその制御機能の中核とな
るシーケンス命令にファジィ制御命令を設けたプログラ
マブルコントローラに関するものである。
(従来の技術)
近年PID制御や現代制御理論の適用が困難な分野の制
御にファジィ制御が使用されてきている。最初の適用は
セメントキルンの制御であったが、応用分野はプロセス
制御や運転制御ばかりでなく、パターン認識や人工知能
にも広がってきている。
御にファジィ制御が使用されてきている。最初の適用は
セメントキルンの制御であったが、応用分野はプロセス
制御や運転制御ばかりでなく、パターン認識や人工知能
にも広がってきている。
ファジィ制御ではエキスパートシステムのように、人間
のオペレータの知識をif −then形式の制御規則
として使用する。ただしif −then規則の条件部
、結論部にファジィ集合を記述可能な点が特徴である。
のオペレータの知識をif −then形式の制御規則
として使用する。ただしif −then規則の条件部
、結論部にファジィ集合を記述可能な点が特徴である。
しかしながら、上記の制御を行うハードウェアとしては
ファジィコンピュータやファジィLSIを使用した専用
のコンピュータや制御対象用に特別に制作された専用コ
ントローラしかなく、プログラマブルコントローラに適
用した例は少なかった。
ファジィコンピュータやファジィLSIを使用した専用
のコンピュータや制御対象用に特別に制作された専用コ
ントローラしかなく、プログラマブルコントローラに適
用した例は少なかった。
(発明が解決しようとするIIAM>
上記に述べたように、従来はファジィ制御が可能なプロ
グラマブルコントローラが少なかった。
グラマブルコントローラが少なかった。
し5たがって、ファジィ制御に不可欠なファジィ集合を
プログラマブルコントローラ上でどのように表現するか
についても定まった方法がなかった。
プログラマブルコントローラ上でどのように表現するか
についても定まった方法がなかった。
本発明は通常のプログラマブルコントローラ上こ使用さ
れているシーケンスプログラム(例えばラダーダイアグ
ラム式のプログラム(第11図))に親和性の良い方法
でファジィ制御を記述可能であり、かつ制御の入力数や
ルール数を任意に設定可能なファジィ制御用命令を持つ
プログラマブルコントローラを提供することを目的とし
2ている。
れているシーケンスプログラム(例えばラダーダイアグ
ラム式のプログラム(第11図))に親和性の良い方法
でファジィ制御を記述可能であり、かつ制御の入力数や
ルール数を任意に設定可能なファジィ制御用命令を持つ
プログラマブルコントローラを提供することを目的とし
2ている。
(課題を解決するための手段および作用)本発明はシー
ケンス命命によりプログラムされるプログラマブルコン
トローラにおいて、シーケンスプログラムと混在して記
述するのに適した形の、ファジィ推論を実行するファジ
ィ制御命令を用意し、前記ファジィ制御命令の出力が、
他の入力、制御規則を持つファジィ制御命令と組み合わ
せて使用可能になるように構成することにより、任意の
入力数、ルール数のファジィ制御を1打能にしたプログ
ラマブルコン1−ローラである。
ケンス命命によりプログラムされるプログラマブルコン
トローラにおいて、シーケンスプログラムと混在して記
述するのに適した形の、ファジィ推論を実行するファジ
ィ制御命令を用意し、前記ファジィ制御命令の出力が、
他の入力、制御規則を持つファジィ制御命令と組み合わ
せて使用可能になるように構成することにより、任意の
入力数、ルール数のファジィ制御を1打能にしたプログ
ラマブルコン1−ローラである。
(実施例)
本発明の一実施例のハードウェア構成を第1図に示す。
第1図において】はCP T、、J、2はシステムプロ
グラム用メモリ、3はユーザプログラム用メモリ、4は
Ilo、5はシステムバスである。
グラム用メモリ、3はユーザプログラム用メモリ、4は
Ilo、5はシステムバスである。
第2図に本発明のファジィ命令の一実施例を示す。
第2図において20は命令本体、21は命令20の条件
入力、22は命令20の実行出力、23は入力レジスタ
表示、24は集合レジスタ表示、25は命令名称、26
は出力レジスタ表示である、本命令の使用例を第3図か
ら第5図に示す。
入力、22は命令20の実行出力、23は入力レジスタ
表示、24は集合レジスタ表示、25は命令名称、26
は出力レジスタ表示である、本命令の使用例を第3図か
ら第5図に示す。
各命令の機能について以下に説明する。
A MEMB B −)C:集合Bに対する入力
Aのメンバシップ値をレジスタCに格 納する。
Aのメンバシップ値をレジスタCに格 納する。
A MIN(n) −>B :Aからnツー1−
のレジスタ中で最小値のものをレジスタr3 に格納する。
のレジスタ中で最小値のものをレジスタr3 に格納する。
A TRN B −>(”: :集合Bを入
力Aで切りとり、集合Cとする。
力Aで切りとり、集合Cとする。
A ORB −>C:集合Aと集合Bの論理和を集
合Cとするや A GCNT −>B :集合Aの重心に対
応する値をレジスタBに格納する。
合Cとするや A GCNT −>B :集合Aの重心に対
応する値をレジスタBに格納する。
ここで先ず、ファジィ推論の方法について説明する。今
、ルール]として、j、f (X 1 = A ) a
rid(X;’−B) t、hen (Y=C)という
ルールにライて考える。ここでX、i、X2は各々独立
した入力であり、Yは出力、A、Bは条件部のファジィ
集合を表し、Cは結論部のファジィ集合を表す、ルール
1の意味はX】がAであり、かつX2がBならば出力Y
をCにせよ、というものである。この様子を図示したの
が第6図である。゛第6図においてA、B、Cの示すカ
ーブ(ここでは三角形)はファジィ集合のメンバシップ
関数を示している。例えば、入力値X1に対応する値α
X1はXlがファジィ集合Aに属する程度、すなわちメ
ンバシップ値を示している。メンバシップ値はOから1
までの値を持つ。入力X2についても同様に13らしさ
を示すβx2が求められる。出力を求めるにはαx1と
βx2のうちの最小の値(MIN演尊)で出力のファジ
ィ集合を切りとり(この場合では第6図の出力を示す図
の斜線部)、この部分の重心の位置に対応するYの値が
出力となる。制御ルールが複数ある場合には各々の結論
部の、切りとられたファジィ集合の論理和を取り、その
重心に対応する値が出力となる。この様子を第7図に示
す。
、ルール]として、j、f (X 1 = A ) a
rid(X;’−B) t、hen (Y=C)という
ルールにライて考える。ここでX、i、X2は各々独立
した入力であり、Yは出力、A、Bは条件部のファジィ
集合を表し、Cは結論部のファジィ集合を表す、ルール
1の意味はX】がAであり、かつX2がBならば出力Y
をCにせよ、というものである。この様子を図示したの
が第6図である。゛第6図においてA、B、Cの示すカ
ーブ(ここでは三角形)はファジィ集合のメンバシップ
関数を示している。例えば、入力値X1に対応する値α
X1はXlがファジィ集合Aに属する程度、すなわちメ
ンバシップ値を示している。メンバシップ値はOから1
までの値を持つ。入力X2についても同様に13らしさ
を示すβx2が求められる。出力を求めるにはαx1と
βx2のうちの最小の値(MIN演尊)で出力のファジ
ィ集合を切りとり(この場合では第6図の出力を示す図
の斜線部)、この部分の重心の位置に対応するYの値が
出力となる。制御ルールが複数ある場合には各々の結論
部の、切りとられたファジィ集合の論理和を取り、その
重心に対応する値が出力となる。この様子を第7図に示
す。
本命令の実施例について以下に説明する。第3図は1入
力、jルール、1出力の制御例である。
力、jルール、1出力の制御例である。
ルールはif (X = A) then (Y
= C) である。
= C) である。
ここでは入力Xの集合Aに対するメンバシップ値を求め
、レジスタD1に格納している。次にその値で出力の集
合Cをトランケートし、集合Eとしている。最後に集合
Eの重心に対応する値を求め、出力Yとしている。
、レジスタD1に格納している。次にその値で出力の集
合Cをトランケートし、集合Eとしている。最後に集合
Eの重心に対応する値を求め、出力Yとしている。
第4図は2人力、1ルール、1出力の制御例である。ル
ールはif (X 1 =A) and(X2=B
)then (Y=C) である。メンバシップ値
を求める操作が一回増えているのと、2個のメンバシッ
プ値の最小値を求める操作が増えている。第4図の命令
の組み合わせによる実際の演算の内容を第10図のフロ
ーチャートに示す。
ールはif (X 1 =A) and(X2=B
)then (Y=C) である。メンバシップ値
を求める操作が一回増えているのと、2個のメンバシッ
プ値の最小値を求める操作が増えている。第4図の命令
の組み合わせによる実際の演算の内容を第10図のフロ
ーチャートに示す。
第5図は4人力、2ルール、1出力の制御例である。ル
ールは if (X1=AI) and (X2=B1) th
en (Y1=C1)と if (X3 =A2) and (X4=B2
) then (Y2=02)である、ここでは新
たに各ルールにより求めた出力集合の論理和をとる操作
が増えている。
ールは if (X1=AI) and (X2=B1) th
en (Y1=C1)と if (X3 =A2) and (X4=B2
) then (Y2=02)である、ここでは新
たに各ルールにより求めた出力集合の論理和をとる操作
が増えている。
本発明のプログラマブルコントローラでは条件ば4bi
tとすれば、入力を16段階に分割し、各段階の入力値
に対応するメンバシップ値を16のレジスタに書き込ん
でおくものとする。この様子を第8図に示す、他のファ
ジィ集合も同様に表現するものとすると第4図の命令群
には第9図に示すレジスタが必要になる。つまり、入力
用のレジスタが2ワード、条件部のファジィ集合の記述
に16ワード+16ワードで32ワード、結論部の記述
も出力の分解能を4 bitとすれば16ワード、それ
に出力用のレジスタ1ワードである。
tとすれば、入力を16段階に分割し、各段階の入力値
に対応するメンバシップ値を16のレジスタに書き込ん
でおくものとする。この様子を第8図に示す、他のファ
ジィ集合も同様に表現するものとすると第4図の命令群
には第9図に示すレジスタが必要になる。つまり、入力
用のレジスタが2ワード、条件部のファジィ集合の記述
に16ワード+16ワードで32ワード、結論部の記述
も出力の分解能を4 bitとすれば16ワード、それ
に出力用のレジスタ1ワードである。
本発明では上述の条件部、結論部のファジィ集合記述レ
ジスタの他に、TRN命令の出力を中間出力用のレジス
タとして使用できることが特徴である。これはファジィ
制御の各段階を基本機能毎の命令に分割したことにより
可能となったものである。この中間出力レジスタは第6
図での結論部のファジィ集合の中で、斜線を施した部分
の値を保存しておくレジスタである。第6図での結論部
でのファジィ集合のグラフの出力特性を保存しておき、
複数の制御ルールによる出力を求めたい場合には、他の
制御ルールを持つファジィ命令を実行する際に、この中
間レジスタの内容の論理和を取りながら複数の制御ルー
ルについて演算を実行することにより、第7図に示した
ような結果が得られる。このように本発明のファジィ制
御方式では基本命令として1人力、1ルール、1出力の
ファジィ制御用命令を使用しているが、上記に示した方
法により、入力数、ルール数、出力数が任意のファジィ
制御を行うことが可能である。
ジスタの他に、TRN命令の出力を中間出力用のレジス
タとして使用できることが特徴である。これはファジィ
制御の各段階を基本機能毎の命令に分割したことにより
可能となったものである。この中間出力レジスタは第6
図での結論部のファジィ集合の中で、斜線を施した部分
の値を保存しておくレジスタである。第6図での結論部
でのファジィ集合のグラフの出力特性を保存しておき、
複数の制御ルールによる出力を求めたい場合には、他の
制御ルールを持つファジィ命令を実行する際に、この中
間レジスタの内容の論理和を取りながら複数の制御ルー
ルについて演算を実行することにより、第7図に示した
ような結果が得られる。このように本発明のファジィ制
御方式では基本命令として1人力、1ルール、1出力の
ファジィ制御用命令を使用しているが、上記に示した方
法により、入力数、ルール数、出力数が任意のファジィ
制御を行うことが可能である。
(他の実施例)
以上の説明ではラダーダイアグラム方式のシーケンスプ
ログラムについて説明したが本発明のファジィ制御命令
はIL(インストラクションリスト)式の命令やFBD
(ファンクションブロックダイアグラム)式の命令で
も表現することが可能であり、効果も上記で説明したも
のと同様であることはいうまでもない。
ログラムについて説明したが本発明のファジィ制御命令
はIL(インストラクションリスト)式の命令やFBD
(ファンクションブロックダイアグラム)式の命令で
も表現することが可能であり、効果も上記で説明したも
のと同様であることはいうまでもない。
以上に示したように本発明のファジィ制御用命令を持つ
プログラマブルコントローラによれば、入力数、ルール
数の少ない基本的なファジィ制御用命令を組み合わせて
使用することにより、任意の入力数、ルール数のファジ
ィ制御が可能である。
プログラマブルコントローラによれば、入力数、ルール
数の少ない基本的なファジィ制御用命令を組み合わせて
使用することにより、任意の入力数、ルール数のファジ
ィ制御が可能である。
又、シーケンスプログラムを使用するプログラマブルコ
ントローラにおいて容易に使用可能な形態を持ち、ファ
ジィ集合の記述にプログラマブル−コントローラのレジ
スタを使用することにより、集合の記述が非常に容易に
なっている。従って、停電保持レジスタなどにメンバシ
ップ値を格納することも可能なのでプログラマブルコン
トローラの立ち上げ毎の制御パラメータの設定が不要に
なることや、対象がレジスタである為、ファジィ集合用
のソフトウェアツールなどを作り易い、という特徴があ
り、実使用にたいしてたいへん適用しやすい、という効
果がある。
ントローラにおいて容易に使用可能な形態を持ち、ファ
ジィ集合の記述にプログラマブル−コントローラのレジ
スタを使用することにより、集合の記述が非常に容易に
なっている。従って、停電保持レジスタなどにメンバシ
ップ値を格納することも可能なのでプログラマブルコン
トローラの立ち上げ毎の制御パラメータの設定が不要に
なることや、対象がレジスタである為、ファジィ集合用
のソフトウェアツールなどを作り易い、という特徴があ
り、実使用にたいしてたいへん適用しやすい、という効
果がある。
第1図は本発明によるプログラマブルコントローラのハ
ードウェア構成を示すブロック図、第2図は本発明のプ
ログラマブルコントローラに使用されるファジィ制御用
命令の一実施例を示す図。 第3図から第5図は本発明によるファジィ制御用命令の
プログラム例を示す図、第6図はファジィ推論を説明す
る為の図、第7図は複数の制御ルールによるファジィ制
御の出力を求める方法を説明する為の図、第8図はメン
バシップ関数のレジスタへの格納方法を説明するための
図、第9図は本発明によるファジィ制御用命令に使用す
るレジスタの説明図、第10図は本発明によるファジィ
制御用命令の演算内容を説明する為のフローチャート、
第11図は通常のプログラマブルコントローラに使用さ
れるラダーダイアグラム式のプログラム例を示す図であ
る。 】・・CPU 2・・システムプログラム用メモリ 3・・・ユーザプログラム用メモリ 4・・Ilo 5・・・システムバス20
・・・命令本体 21・・・条件入力22・・
実行出力 23・・入力レジスタ表示24・・
・集合レジスタ表示 25・・・命令名称26・・出力
レジスタ表示 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図
ードウェア構成を示すブロック図、第2図は本発明のプ
ログラマブルコントローラに使用されるファジィ制御用
命令の一実施例を示す図。 第3図から第5図は本発明によるファジィ制御用命令の
プログラム例を示す図、第6図はファジィ推論を説明す
る為の図、第7図は複数の制御ルールによるファジィ制
御の出力を求める方法を説明する為の図、第8図はメン
バシップ関数のレジスタへの格納方法を説明するための
図、第9図は本発明によるファジィ制御用命令に使用す
るレジスタの説明図、第10図は本発明によるファジィ
制御用命令の演算内容を説明する為のフローチャート、
第11図は通常のプログラマブルコントローラに使用さ
れるラダーダイアグラム式のプログラム例を示す図であ
る。 】・・CPU 2・・システムプログラム用メモリ 3・・・ユーザプログラム用メモリ 4・・Ilo 5・・・システムバス20
・・・命令本体 21・・・条件入力22・・
実行出力 23・・入力レジスタ表示24・・
・集合レジスタ表示 25・・・命令名称26・・出力
レジスタ表示 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図
Claims (1)
- シーケンスプログラムを実行して制御を行うプログラマ
ブルコントローラにおいて、通常のシーケンス命令と混
在して記述可能なファジィ制御用の命令を持ち、前記命
令によって実行されるファジィ制御の入力数及びルール
数を任意に設定可能なように構成したことを特徴とする
プログラマブルコントローラ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2243934A JP2835166B2 (ja) | 1990-09-17 | 1990-09-17 | プログラマブルコントローラ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2243934A JP2835166B2 (ja) | 1990-09-17 | 1990-09-17 | プログラマブルコントローラ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04124705A true JPH04124705A (ja) | 1992-04-24 |
JP2835166B2 JP2835166B2 (ja) | 1998-12-14 |
Family
ID=17111205
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2243934A Expired - Lifetime JP2835166B2 (ja) | 1990-09-17 | 1990-09-17 | プログラマブルコントローラ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2835166B2 (ja) |
-
1990
- 1990-09-17 JP JP2243934A patent/JP2835166B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2835166B2 (ja) | 1998-12-14 |
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Legal Events
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---|---|---|---|
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