JPH04329439A - Method and device for grouping rules and method and device for fuzzy inference according to grouped rules - Google Patents

Method and device for grouping rules and method and device for fuzzy inference according to grouped rules

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JPH04329439A
JPH04329439A JP3124657A JP12465791A JPH04329439A JP H04329439 A JPH04329439 A JP H04329439A JP 3124657 A JP3124657 A JP 3124657A JP 12465791 A JP12465791 A JP 12465791A JP H04329439 A JPH04329439 A JP H04329439A
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rules
rule
input
group
variables
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Yoshiaki Saitou
斉藤 至昭
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Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Abstract

PURPOSE:To divide set rules into groups while paying attention to input/output variables and to operate fuzzy inference for each group as well. CONSTITUTION:Concerning plural rules, (1) the input variable contained in the antecedent part of one rule is extracted (step 1), (2) all the rules having the extracted input variables in the antecedent parts are extracted (step 3), (3) all the input variables containing the antecedent parts of the extracted rules are extracted (step 4), and (4) the processing is repeated from (2) concerning these all input variables. Therefore, one group is formed by the rules containing all the input variables related mutually at the antecedent parts.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】この発明は,ファジィ推論システ
ムやエキスパート・システムのために利用できるルール
のグループ化方法および装置,ならびにグループ化され
たルールにしたがうファジィ推論方法および装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for grouping rules that can be used for fuzzy inference systems and expert systems, and a fuzzy inference method and apparatus that follow the grouped rules.

【0002】0002

【従来の技術】従来のファジィ推論システムやエキスパ
ート・システムでは,熟練者の経験と勘にもとずいて,
IF〜THEN〜という形式でルールが記述されている
。そして,ファジィ推論演算は,常に設定された全ルー
ルを参照して行われていた。
[Prior Art] Conventional fuzzy inference systems and expert systems rely on the experience and intuition of experts.
Rules are written in the format IF~THEN~. Fuzzy inference calculations were always performed with reference to all set rules.

【0003】0003

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のフ
ァジィ推論システムでは,毎回のファジィ推論において
全ルールを参照した演算が行われるので,ルール数が多
い場合には,推論結果がでるまでに非常に時間がかかる
し,必要のないルールにしたがう演算も行われてしまい
非効率である。
[Problem to be solved by the invention] However, in conventional fuzzy inference systems, calculations are performed with reference to all rules in each fuzzy inference, so when there are a large number of rules, it takes a very long time to obtain an inference result. It takes a lot of time, and calculations that follow unnecessary rules are performed, which is inefficient.

【0004】また,全ルールに使用される入,出力変数
の種類ごとに入,出力インターフェイス用のハードウェ
ア,ソフトウェアが必要であるから,入,出力変数の数
が多い場合には回路規模が大型化してしまう。
[0004] Furthermore, since hardware and software for input and output interfaces are required for each type of input and output variables used for all rules, the circuit size becomes large when there are many input and output variables. It turns into

【0005】この発明は,設定されたルールを入,出力
変数に着目してグループ化し,ファジィ推論演算もグル
ープごとに行なうことができるようにするものである。
[0005] According to the present invention, set rules are grouped by focusing on input and output variables, and fuzzy inference calculations can also be performed for each group.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この発明による入力変数
に着目したルールのグループ化方法は,それぞれの前件
部が少なくとも1つの入力変数とそれに対応するメンバ
ーシップ関数との対を含み,それぞれの後件部が少なく
とも1つの出力変数とそれに対応するメンバーシップ関
数との対を含む複数のルールにおいて,(1) 一のル
ールにおける前件部に含まれる入力変数を抽出し,(2
) 抽出された入力変数を前件部にもつすべてのルール
を抽出し,(3) 抽出したルールの前件部に含まれる
入力変数のすべてを抽出し,(4) これらのすべての
入力変数についてステップ(2) から繰返すことによ
り,前件部において相互に関連する入力変数のすべてを
含むルールによって一グループを形成するものである。
[Means for Solving the Problems] A method for grouping rules focusing on input variables according to the present invention is such that each antecedent part includes a pair of at least one input variable and its corresponding membership function, and each antecedent part includes a pair of at least one input variable and a membership function corresponding to it. In a plurality of rules whose consequent part includes at least one pair of an output variable and its corresponding membership function, (1) extract the input variables included in the antecedent part of one rule, and (2
) Extract all rules that have the extracted input variables in their antecedent parts, (3) extract all input variables included in the antecedent parts of the extracted rules, and (4) extract all of these input variables. By repeating step (2), one group is formed by rules that include all mutually related input variables in the antecedent part.

【0007】この発明による入力変数に着目したルール
のグループ化装置は,それぞれの前件部が少なくとも1
つの入力変数とそれに対応するメンバーシップ関数との
対を含み,それぞれの後件部が少なくとも1つの出力変
数とそれに対応するメンバーシップ関数との対を含む複
数のルールをグループ化する装置であり,一のルールに
おける前件部に含まれる入力変数を抽出する第1の手段
,抽出された入力変数を前件部にもつすべてのルールを
抽出する第2の手段,抽出したルールの前件部に含まれ
る入力変数のすべてを抽出する第3の手段,ならびにこ
れらのすべての入力変数について第2および第3の手段
による処理を繰返すことにより,前件部において相互に
関連する入力変数のすべてを含むルールによって一グル
ープを形成する手段を備えていることを特徴とする。
[0007] The rule grouping device according to the present invention focuses on input variables, and each antecedent part has at least one
a device for grouping a plurality of rules including a pair of one input variable and a membership function corresponding thereto, each consequent part including a pair of at least one output variable and a membership function corresponding thereto; A first means for extracting an input variable included in the antecedent part of a rule, a second means for extracting all rules having the extracted input variable in the antecedent part, and a second means for extracting an input variable included in the antecedent part of the extracted rule. A third means for extracting all of the included input variables, and repeating the processing by the second and third means for all these input variables, thereby including all of the input variables that are mutually related in the antecedent part. It is characterized by having a means for forming a group according to rules.

【0008】この発明による出力変数に着目したルール
のグループ化方法は.それぞれの前件部が少なくとも1
つの入力変数とそれに対応するメンバーシップ関数との
対を含み,それぞれの後件部が少なくとも1つの出力変
数とそれに対応するメンバーシップ関数との対を含む複
数のルールにおいて,(1) 一のルールにおける後件
部に含まれる出力変数を抽出し,(2) 抽出された出
力変数を後件部にもつすべてのルールを抽出し,(3)
 抽出したルールの後件部に含まれる出力変数のすべて
を抽出し,(4) これらのすべての出力変数について
ステップ(2) から繰返すことにより,後件部におい
て相互に関連する出力変数のすべてを含むルールによっ
て一グループを形成するものである。
A method for grouping rules focusing on output variables according to the present invention is as follows. each antecedent is at least 1
In a plurality of rules that include a pair of one input variable and its corresponding membership function, and each consequent part includes a pair of at least one output variable and its corresponding membership function, (1) one rule Extract the output variable included in the consequent part of (2) Extract all rules that have the extracted output variable in the consequent part, (3)
By extracting all the output variables included in the consequent part of the extracted rule, and (4) repeating step (2) for all these output variables, all the output variables that are related to each other in the consequent part are extracted. A group is formed by the rules it contains.

【0009】この発明による出力変数に着目したルール
のグループ化装置は,それぞれの前件部が少なくとも1
つの入力変数とそれに対応するメンバーシップ関数との
対を含み,それぞれの後件部が少なくとも1つの出力変
数とそれに対応するメンバーシップ関数との対を含む複
数のルールをグループ化する装置であり,一のルールに
おける後件部に含まれる出力変数を抽出する第1の手段
,抽出された出力変数を後件部にもつすべてのルールを
抽出する第2の手段,抽出したルールの後件部に含まれ
る出力変数のすべてを抽出する第3の手段,ならびにこ
れらのすべての出力変数について第2および第3の手段
による処理を繰返すことにより,後件部において相互に
関連する出力変数のすべてを含むルールによって一グル
ープを形成する手段を備えている。
[0009] The rule grouping device according to the present invention focuses on output variables, and each antecedent part has at least one
a device for grouping a plurality of rules including a pair of one input variable and a membership function corresponding thereto, each consequent part including a pair of at least one output variable and a membership function corresponding thereto; A first means for extracting an output variable included in the consequent part of one rule, a second means for extracting all rules that have the extracted output variable in the consequent part, and a second means for extracting all rules that have the extracted output variable in the consequent part; A third means for extracting all of the included output variables, and repeating the processing by the second and third means for all these output variables to include all of the output variables that are mutually related in the consequent part. It has a means to form a group based on rules.

【0010】この発明によるグループ化されたルールに
したがうファジィ推論装置は,ルールの前件部において
相互に関連する入力変数のすべてを含むルールごとにグ
ループ化されたルール群が設定されたファジィ推論演算
手段,すべての入力変数に関する入力信号の変化の有無
を調べ,変化のあった入力信号を検出する手段,および
変化のあった入力信号の入力変数を含むグループのルー
ルに基づいてファジィ推論演算を行うよう上記ファジィ
推論演算手段を制御する手段を備えている。
The fuzzy inference device according to the grouped rules according to the present invention performs a fuzzy inference operation in which a group of rules is set for each rule that includes all mutually related input variables in the antecedent part of the rule. a means for checking the presence or absence of changes in input signals for all input variables and detecting input signals that have changed; and performing fuzzy inference operations based on the rules of a group that includes the input variables of the input signals that have changed. The fuzzy inference calculation means is further provided with means for controlling the fuzzy inference calculation means.

【0011】この発明によるグループ化されたルールに
したがうファジィ推論方法は,ルールの前件部において
相互に関連する入力変数のすべてを含むルールごとにグ
ループ化されたルール群が設定されており,すべての入
力変数に関する入力信号の変化の有無を調べ,変化のあ
った入力信号を検出し,変化のあった入力信号を用いて
その入力信号の入力変数を含むグループのルールに基づ
いてファジィ推論演算を行うものである。
[0011] In the fuzzy inference method according to the grouped rules according to the present invention, a group of rules is set for each rule that includes all mutually related input variables in the antecedent part of the rule. The system checks whether there is a change in the input signal with respect to the input variable, detects the input signal that has changed, and uses the changed input signal to perform fuzzy inference operations based on the rules of the group that includes the input variable of that input signal. It is something to do.

【0012】この発明によるグループ化されたルールに
したがうファジィ推論装置は,ルールの前件部において
相互に関連する入力変数のすべてを含むルールごとにグ
ループ化されたルール群が設定されたファジィ推論演算
手段,および各グループに属する入力変数の入力信号を
取込み,それに対応するグループのルールに基づいて,
グループごとに,ファジィ推論演算を行うよう上記ファ
ジィ推論演算手段を制御する手段を備えている。
The fuzzy inference device according to the grouped rules according to the present invention performs a fuzzy inference operation in which a group of rules is set for each rule that includes all mutually related input variables in the antecedent part of the rule. The means and the input signals of the input variables belonging to each group are taken in, and based on the rules of the corresponding group,
Means is provided for controlling the fuzzy inference calculation means to perform fuzzy inference calculation for each group.

【0013】この発明によるグループ化されたルールに
したがうファジィ推論方法は,ルールの前件部において
相互に関連する入力変数のすべてを含むルールごとにグ
ループ化されたルール群が設定されており,各グループ
に属する入力変数の入力信号を取込み,それに対応する
グループのルールに基づいて,グループごとに,ファジ
ィ推論演算を行うものである。
[0013] In the fuzzy inference method according to grouped rules according to the present invention, a group of rules is set for each rule that includes all mutually related input variables in the antecedent part of the rule, and each It takes input signals of input variables belonging to a group, and performs fuzzy inference calculations for each group based on the rules of the corresponding group.

【0014】[0014]

【作用】多数のルールが,その前件部の入力変数に着目
して,前件部において相互に関連する入力変数のすべて
を含むルールによって一グループを形成するようにグル
ープ化される。
[Operation] A large number of rules are grouped by focusing on the input variables of the antecedent part so that rules including all mutually related input variables in the antecedent part form one group.

【0015】また,多数のルールが,その後件部の出力
変数に着目して,後件部において相互に関連する出力変
数のすべてを含むルールによって一グループを形成する
ようにグループ化される。
[0015] Also, a large number of rules are grouped by focusing on the output variables in the consequent part, so that rules including all mutually related output variables in the consequent part form one group.

【0016】また,このようにしてグループ化されたル
ールが設定されたファジィ推論装置においては,変化の
あった入力信号の入力変数に関係するグループに含まれ
るルールにしたがうファジィ推論演算が行われる。
Further, in a fuzzy inference device in which grouped rules are set in this way, fuzzy inference calculations are performed in accordance with the rules included in the group related to the input variable of the input signal that has changed.

【0017】さらに,このようにしてグループ化された
ルールが設定されたファジィ推論装置においては,各グ
ループに属する入力変数ごとにその入力信号の取込みが
行われ,グループごとにファジィ推論が行われる。
Further, in the fuzzy inference device in which grouped rules are set in this manner, input signals are taken in for each input variable belonging to each group, and fuzzy inference is performed for each group.

【0018】[0018]

【発明の効果】この発明によると,多数のルールがグル
ープ化されているので,ルールを調べてみるときに非常
に分りやすく,ルール作成漏れ,ルールの重複等の発見
が容易であり,ルールの解析を効率的に行える。
[Effects of the Invention] According to this invention, since a large number of rules are grouped, it is very easy to understand when examining rules, and it is easy to discover omissions in rule creation, duplication of rules, etc. Analysis can be performed efficiently.

【0019】また,上述のように変化のあった入力信号
に関係するグループのみに基づくファジィ推論が可能と
なるので,ファジィ推論演算時間を短縮することができ
る。
Furthermore, since fuzzy inference can be performed based only on groups related to input signals that have changed as described above, the fuzzy inference calculation time can be shortened.

【0020】さらに,入力信号をグループごとに取込む
ことができるので,入力信号を一度に取込む入力変数の
種類数が減少し,入,出力インターフェイス・ハードウ
ェアまたはソフトウェアが簡素となる。
Furthermore, since input signals can be taken in groups, the number of types of input variables for which input signals are taken in at once is reduced, and the input/output interface hardware or software is simplified.

【0021】[0021]

【実施例】一例として次のような8個のルールを考える
[Example] As an example, consider the following eight rules.

【0022】   ルール1:If  x1 =A11,      
          then  y1 =B11  
and   y2 =B12  and   y4 =
B14  ルール2:If  x1 =A21  an
d   x2 =A22  and   x3 =A2
3,                then  y
1 =B21,  ルール3:If  x1 =A31
  and   x3 =A33,         
       then  y1 =B31  and
   y3 =B33,  ルール4:If  x3 
=A43  and   x4 =A44,     
           then  y3 =B43 
 and   y4 =B44,  ルール5:If 
 x5 =A55,                
then  y5 =B55,  ルール6:If  
x5 =A65  and   x6 =A66,  
              then  y6 =B
66  and   y7 =B67,  ルール7:
If  x5 =A75  and   x7 =A7
7,                then  y
5 =B75  and   y7 =B77,  ル
ール8:If  x5 =A85  and   x7
 =A87,                the
n  y6 =B86  and   y7 =B87
,ここで後件部のand は,前件部が同じであるもの
を単にまとめたものであるということを意味するにすぎ
ない。
Rule 1: If x1 =A11,
then y1 =B11
and y2 =B12 and y4 =
B14 Rule 2: If x1 = A21 an
d x2 = A22 and x3 = A2
3, then y
1 =B21, Rule 3: If x1 =A31
and x3 = A33,
then y1 =B31 and
y3 = B33, Rule 4: If x3
=A43 and x4 =A44,
then y3 =B43
and y4 =B44, Rule 5: If
x5 = A55,
then y5 =B55, Rule 6: If
x5 = A65 and x6 = A66,
then y6 =B
66 and y7 =B67, rule 7:
If x5 = A75 and x7 = A7
7, then y
5 =B75 and y7 =B77, Rule 8: If x5 =A85 and x7
=A87, the
n y6 =B86 and y7 =B87
, where the consequent and and simply means that the antecedents are the same.

【0023】これらのルールを,その前件部の入力変数
x1 〜x7 に着目してマトリクスで表わすと図1に
示すようになる。図1において丸印は,縦に配列された
入力変数x1 〜x7 について,その入力変数xi 
(i=1〜7)を前件部にもつすべてのルールにおいて
,横に配列された入力変数xi が含まれていることを
示している。 たとえば,入力変数x1 はルール1とルール2とルー
ル3とに含まれている。これらのルール1〜3には入力
変数x1 とx2 とx3 が含まれている。したがっ
て,入力変数x1 は入力変数x1 とx2 とx3 
とにのみ関係することになる。
When these rules are expressed in a matrix focusing on the input variables x1 to x7 of the antecedent part, the result is as shown in FIG. In Figure 1, the circles indicate the input variables xi for the input variables x1 to x7 arranged vertically.
This shows that all rules having (i=1 to 7) in the antecedent part include input variables xi arranged horizontally. For example, input variable x1 is included in rule 1, rule 2, and rule 3. These rules 1 to 3 include input variables x1, x2, and x3. Therefore, the input variable x1 is the input variable x1, x2, and x3
It will only be related to.

【0024】後件部の出力変数y1 〜y7 に着目し
て同じようなマトリクスを作成すると図2に示すように
なる。
If a similar matrix is created focusing on the output variables y1 to y7 of the consequent part, it will be as shown in FIG. 2.

【0025】このようなマトリクスから,相互に関係す
る入力変数同志,相互に関係する出力変数同志でそれぞ
れ一グループを形成するように,ルールをグループ化で
きることが分る。
It can be seen from such a matrix that rules can be grouped so that mutually related input variables and mutually related output variables form a group, respectively.

【0026】この実施例では次のような4つのグループ
が形成される。
In this embodiment, the following four groups are formed.

【0027】すなわち, 入力変数に関しては,(1) x1 〜x4 に関係し
たルール・グループGi1             
           Gi1={ルール1,ルール2
,ルール3,ルール4}              
      (2) x5 〜x7 に関係したルール
・グループGi2                 
       Gi2={ルール5,ルール6,ルール
7,ルール8}出力変数に関しては,(3) y1 〜
y4 に関係したルール・グループGo1      
                  Go1={ルー
ル1,ルール2,ルール3,ルール4}       
             (4) y5 〜y7 に
関係したルール・グループGo2          
              Go2={ルール5,ル
ール6,ルール7,ルール8}のグループ分けができる
That is, regarding the input variables, (1) rule group Gi1 related to x1 to x4
Gi1={Rule 1, Rule 2
, rule 3, rule 4}
(2) Rule group Gi2 related to x5 to x7
Gi2={Rule 5, Rule 6, Rule 7, Rule 8} Regarding the output variables, (3) y1 ~
Rule group Go1 related to y4
Go1={Rule 1, Rule 2, Rule 3, Rule 4}
(4) Rule group Go2 related to y5 to y7
Go2={Rule 5, Rule 6, Rule 7, Rule 8} can be grouped.

【0028】これは次のような理由によるものと考えら
れる。
This is considered to be due to the following reasons.

【0029】ファジィ推論やエキスパート・システムで
は,熟練者のもっている経験や勘といったノウ・ハウを
If〜,then〜の形式でルール化して記述する。
In fuzzy reasoning and expert systems, know-how such as experience and intuition possessed by experts is expressed as rules in the form of If~, Then~.

【0030】人間の一般的な能力では多くの条件を全て
考慮してある結論を導くのが極めて困難である。したが
って,経験や勘をIf〜,then〜形式のルールで記
述する場合には,ある場合を想定したときのIf,th
enルール,別の場合を想定したときのIf,then
ルールといった具合に,大まかな場合分けをしつつIf
,thenルールをつくることが多い。
[0030] It is extremely difficult for a person's general ability to draw a certain conclusion by considering all of the many conditions. Therefore, when describing experience and intuition using If~, then~ format rules, If, th
en rule, If, then when assuming another case
If you roughly classify the cases, such as rules,
, then rules are often created.

【0031】このため,あるシステムを対象としたとき
のIf,thenルールはルール数が多ければ多いほど
,グループ分けされた形になってしまうのである。
[0031] For this reason, if and then rules for a certain system become more grouped as the number of rules increases.

【0032】ファジィ推論やエキスパート・システムを
用いて制御,故障診断などを行うときには変化のあった
入力または求めたい出力に関係するルール・グループの
みを演算の対象とすればよい。
[0032] When performing control, fault diagnosis, etc. using fuzzy inference or an expert system, only rule groups related to changed inputs or desired outputs may be subjected to calculations.

【0033】上述したグループ分けを行うアルゴリズム
を入力変数に着目した場合について説明する。このグル
ープ分け処理はプログラムされたコンピュータによって
実行される。このコンピュータには,調査パラメータ格
納部(A) ,グループ分けパラメータ格納部(B) 
およびグループ分けルール格納部(C) が設けられて
いる。これらの格納部はレジスタまたはメモリで実現で
きる。ここでパラメータとは入力変数のことである。グ
ループ分けアルゴリズムがフロー・チャートの形で図3
に示されている。
The case where the above-described grouping algorithm is focused on input variables will be explained. This grouping process is performed by a programmed computer. This computer has a survey parameter storage section (A) and a grouping parameter storage section (B).
and a grouping rule storage section (C). These stores can be implemented with registers or memories. Parameters here refer to input variables. The grouping algorithm is shown in the form of a flow chart in Figure 3.
is shown.

【0034】ステップ1 1番目のルール1の1番目のパラメータx1 を取出し
,ルールおよびパラメータを格納部(A) ,(B) 
および(C) にそれぞれ格納する(図4参照)。
Step 1: Take out the first parameter x1 of the first rule 1, and store the rule and parameters in storage units (A) and (B).
and (C) respectively (see Figure 4).

【0035】ステップ2 グループ名を付ける。この例ではグループGi1とする
Step 2: Give a group name. In this example, the group is Gi1.

【0036】ステップ3 調査パラメータ格納部(A) に入っているパラメータ
を上から順番にみていく。そして,それらのパラメータ
を含むルールはどれかを調べて,グループ分けルール格
納部(C) に入っていないルールがあればそれを格納
する。
Step 3: Examine the parameters stored in the investigation parameter storage section (A) in order from the top. Then, it is checked which rules include those parameters, and if there are any rules that are not included in the grouping rule storage area (C), they are stored.

【0037】この例の場合,格納部(A) にはパラメ
ータx1 が格納されている。パラメータx1 を前件
部に含むルールはルール1の他にルール2とルール3が
あるので,これらのルール2と3を格納部(C)に格納
する(図5参照)。
In this example, a parameter x1 is stored in the storage section (A). In addition to rule 1, rules including parameter x1 in the antecedent part include rule 2 and rule 3, so these rules 2 and 3 are stored in the storage section (C) (see FIG. 5).

【0038】ステップ4グループ分けルール格納部(C
) に新たに格納されたルールに含まれるパラメータの
うちでグループ分けパラメータ格納部(B) に入って
いないパラメータがあるかどうかを調べて,あればそれ
らを調査パラメータ格納部(A) およびグループ分け
パラメータ格納部(B) に格納する。
Step 4 Grouping rule storage section (C
) Among the parameters included in the newly stored rule, check whether there are any parameters that are not included in the grouping parameter storage area (B), and if there are, check them and store them in the inspection parameter storage area (A) and the grouping parameter storage area (A). Store in the parameter storage section (B).

【0039】この例では,新たに格納されたルール2お
よび3には入力変数x2 とx3 が含まれているので
,これらの入力変数x2 とx3 が格納部(A) ,
(B) にそれぞれ格納される(図6参照)。
In this example, newly stored rules 2 and 3 include input variables x2 and x3, so these input variables x2 and x3 are stored in the storage section (A),
(B) (see FIG. 6).

【0040】ステップ5今回調べられたパラメータを調
査パラメータ格納部(A) から消去する。
Step 5 The parameters investigated this time are deleted from the investigation parameter storage section (A).

【0041】この例の場合,入力変数x1 が消去され
る(図7参照)。
In this example, input variable x1 is deleted (see FIG. 7).

【0042】ステップ6調査パラメータ格納部(A) 
にパラメータがまだ入っているか(残っているか)どう
か?入っていたらステップ3に戻る。入っていなかった
らステップ7に移る。
Step 6 Investigation parameter storage section (A)
Does the parameter still exist? If it is, return to step 3. If not, move on to step 7.

【0043】この例の場合,ステップ3に戻り,次に格
納部(A) 内の入力変数x2 が調査の対象となる。 入力変数x2 はルール2と3にしか含まれていないの
で格納部(C)の内容は変わらない(図8参照)。そし
て,ステップ4を経てステップ5で入力変数x2 が消
去される(図9参照)。
In this example, the process returns to step 3, and next, the input variable x2 in the storage section (A) becomes the object of investigation. Since the input variable x2 is included only in rules 2 and 3, the contents of the storage section (C) remain unchanged (see FIG. 8). Then, through step 4, the input variable x2 is deleted in step 5 (see FIG. 9).

【0044】ステップ6から再びステップ3に戻る。入
力変数x3 が調査の対象となる。入力変数x3 はル
ール4にも含まれているからルール4が格納部(C) 
に新たに格納される(図10参照)。ルール4には入力
変数x4 が含まれているから,この入力変数x4 が
ステップ4で格納部(A) ,(B) に格納される(
図11参照)。
From step 6, the process returns to step 3 again. Input variable x3 is the subject of investigation. Input variable x3 is also included in rule 4, so rule 4 is the storage part (C)
(See FIG. 10). Since rule 4 includes input variable x4, this input variable x4 is stored in storage units (A) and (B) in step 4 (
(See Figure 11).

【0045】そして,ステップ5で入力変数x3 が消
去され(図12参照),ステップ6からまたステップ3
に戻り,入力変数x4 が調査の対象となる。ステップ
4を経て,ステップ5で入力変数x4 が消去される(
図13参照)。もはや,格納部(A) には入力変数は
存在しないから,ステップ7に進む。
Then, in step 5, the input variable x3 is deleted (see FIG. 12), and from step 6,
Returning to , input variable x4 becomes the subject of investigation. After step 4, input variable x4 is deleted in step 5 (
(See Figure 13). Since there are no longer any input variables in the storage section (A), proceed to step 7.

【0046】ステップ7グループ分けパラメータ格納部
(B) 内のパラメータとグループ分けルール格納部(
C) のルールにステップ2で定めたグループ名をつけ
て,それらのパラメータとルールがどのグループに属す
るかを示す(図14参照)。
Step 7 Parameters in the grouping parameter storage section (B) and grouping rule storage section (
C) Give the group name determined in step 2 to the rule and indicate which group these parameters and rules belong to (see Figure 14).

【0047】ステップ8グループ分けされたルール以外
にまだルールが残っているかどうかを調べる。残ってい
ればステップ1に戻り,残っていなければ終了となる。
Step 8 Check whether there are any rules left other than the grouped rules. If there are any remaining, the process returns to step 1, and if there are no, the process ends.

【0048】この例の場合にはステップ1に戻り,ルー
ル5の入力変数x5についての調査が開始される。上述
した処理が繰返され,グループGi2が形成される。
In this example, the process returns to step 1 and the investigation of input variable x5 of rule 5 is started. The above-described process is repeated to form group Gi2.

【0049】出力変数についても全く同じ処理によって
グループGo1とGo2が形成される。
Groups Go1 and Go2 are formed by the same process for output variables.

【0050】このようにしてグループ分けされたルール
はファジィ推論装置に設定され,ファジィ推論のために
用いられる。
The rules thus grouped are set in a fuzzy inference device and used for fuzzy inference.

【0051】次にグループ化されたルールをもつファジ
ィ推論装置の例について説明する。
Next, an example of a fuzzy inference device having grouped rules will be explained.

【0052】図15に示すファジィ推論装置は入力処理
部11とファジィ演算部12とを含んでいる。
The fuzzy inference device shown in FIG. 15 includes an input processing section 11 and a fuzzy calculation section 12.

【0053】通常,ファジィ制御においては,ある制御
周期毎に全入力を取込んで,全部のルールについてファ
ジィ推論を行っている。しかし,この方法によると推論
演算に時間がかかってしまう。
Normally, in fuzzy control, all inputs are taken in every certain control period and fuzzy inference is performed on all rules. However, according to this method, the inference calculation takes time.

【0054】図15において,入力処理部11で変化の
あった入力が検出され,その入力信号だけがファジィ演
算部12に与えられる。ファジィ演算部12では変化の
あったその入力に関係するグループのルールだけを用い
て推論演算が行われる。このようにして,推論時間の短
縮化が達成できる。
In FIG. 15, the input processing section 11 detects a changed input, and only that input signal is given to the fuzzy operation section 12. The fuzzy calculation unit 12 performs inference calculations using only the rules of the group related to the input that has changed. In this way, reduction of inference time can be achieved.

【0055】図16は他のファジィ推論装置を示してい
る。このファジィ推論装置も入力処理部21とファジィ
演算部22とから構成される。ファジィ演算部22の入
力可能数は入力a〜jの10個に制限されている。入力
処理部21は多くの入力(たとえば100 種類)の中
から各ルール・グループに属する入力変数に関する入力
のみを取込み,ファジィ演算部22に与える。ファジィ
演算部22は該当するルール・グループのルールのみに
したがってその入力を用いて演算処理を行う。1つのグ
ループのルールについての演算が終了すると,入力処理
部21によって次のグループのルールに関係する入力が
取込まれる。
FIG. 16 shows another fuzzy inference device. This fuzzy inference device also includes an input processing section 21 and a fuzzy calculation section 22. The number of possible inputs to the fuzzy calculation unit 22 is limited to 10 inputs a to j. The input processing section 21 takes in only inputs related to input variables belonging to each rule group from among many inputs (for example, 100 types), and supplies them to the fuzzy operation section 22 . The fuzzy calculation unit 22 performs calculation processing using the input according to only the rules of the applicable rule group. When the computation for one group of rules is completed, the input processing unit 21 takes in input related to the next group of rules.

【0056】たとえば,ある制御対象についての入力が
入力1〜入力100 までの100 個あったとする。 ファジィ演算部22の入力数はソフトウェアおよびハー
ドウェア上の制約から入力a〜jの10個に制限されて
いる。ルールがグループ分けされていない場合には,入
力1〜入力100 を10個ずつ順次取込んでいってフ
ァジィ演算部22に入力1〜入力100 が全てそろっ
てから推論が行われることになる。そうするとデータを
取込むまでに時間がかかるし,演算部22内に入力デー
タを格納しておく部分が必要になる。
For example, suppose that there are 100 inputs from input 1 to input 100 for a certain controlled object. The number of inputs to the fuzzy operation unit 22 is limited to 10 inputs a to j due to software and hardware constraints. If the rules are not grouped, inputs 1 to 100 are sequentially taken in 10 at a time, and inference is performed after inputs 1 to 100 are all collected in the fuzzy calculation unit 22. In this case, it takes time to import the data, and a section for storing the input data is required in the calculation section 22.

【0057】グループ分けしておくことにより,グルー
プ1に関係した入力だけを例えばバス切り換えなどを行
って取込んで推論することができる。グループ1の推論
終了後,次にグループ2について同じようにして処理す
るということにすれば,ファジィ演算部22の入力段に
特別な処理をさせる必要がなくなる。また,入力処理部
21とファジィ推論部22をパイプライン的に動作させ
れば全体のスループットも向上する。
By grouping, only inputs related to group 1 can be taken in and inferred by, for example, bus switching. After the inference of group 1 is completed, if group 2 is then processed in the same manner, there is no need to cause the input stage of the fuzzy calculation unit 22 to perform any special processing. Furthermore, if the input processing section 21 and the fuzzy inference section 22 are operated in a pipeline manner, the overall throughput can be improved.

【0058】現在,ファジィ・ルールは熟練者が経験と
勘にもとづいて作成している。したがって,そのルール
の中には結果的に重複していたり,抜けていたりするも
のがある。それらを調べようとすると,全部のルールを
みて,ルール間の関係をチェックする必要がある。
Currently, fuzzy rules are created by experts based on their experience and intuition. Therefore, some of the rules end up being duplicated or missing. If you try to investigate them, you need to look at all the rules and check the relationships between them.

【0059】グループ分けされた入,出力変数とルール
を表示したりして,ユーザに一目して分るようにすると
,ルールの階層化が可能となる(全ルールはどのような
ルール・ブロックで構成されているかが分る),ルール
の問題点を調べるときにブロック毎に調べていけるので
効率がよい等の利点がある。すなわち,ルールの解析ツ
ールとして使うことができる。
[0059] By displaying grouped input and output variables and rules so that the user can understand them at a glance, it becomes possible to hierarchize the rules (all rules can be organized in what kind of rule block). It has advantages such as being able to check whether the rules are configured properly), and being efficient as it allows you to examine each block when investigating problems with rules. In other words, it can be used as a rule analysis tool.

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

【図1】入力変数のグループ化を示すマトリクスである
FIG. 1 is a matrix showing grouping of input variables.

【図2】出力変数のグループ化を示すマトリクスである
FIG. 2 is a matrix showing grouping of output variables.

【図3】ルールのグループ化処理手順を示すフロー・チ
ャートである。
FIG. 3 is a flow chart showing a rule grouping process procedure.

【図4】ルールのグループ化処理における各格納部の内
容を示す。
FIG. 4 shows the contents of each storage unit in the rule grouping process.

【図5】ルールのグループ化処理における各格納部の内
容を示す。
FIG. 5 shows the contents of each storage unit in the rule grouping process.

【図6】ルールのグループ化処理における各格納部の内
容を示す。
FIG. 6 shows the contents of each storage unit in the rule grouping process.

【図7】ルールのグループ化処理における各格納部の内
容を示す。
FIG. 7 shows the contents of each storage unit in the rule grouping process.

【図8】ルールのグループ化処理における各格納部の内
容を示す。
FIG. 8 shows the contents of each storage unit in the rule grouping process.

【図9】ルールのグループ化処理における各格納部の内
容を示す。
FIG. 9 shows the contents of each storage unit in the rule grouping process.

【図10】ルールのグループ化処理における各格納部の
内容を示す。
FIG. 10 shows the contents of each storage unit in the rule grouping process.

【図11】ルールのグループ化処理における各格納部の
内容を示す。
FIG. 11 shows the contents of each storage unit in the rule grouping process.

【図12】ルールのグループ化処理における各格納部の
内容を示す。
FIG. 12 shows the contents of each storage unit in the rule grouping process.

【図13】ルールのグループ化処理における各格納部の
内容を示す。
FIG. 13 shows the contents of each storage unit in the rule grouping process.

【図14】ルールのグループ化処理における各格納部の
内容を示す。
FIG. 14 shows the contents of each storage unit in the rule grouping process.

【図15】ファジィ推論装置の構成を示すブロック図で
ある。
FIG. 15 is a block diagram showing the configuration of a fuzzy inference device.

【図16】ファジィ推論装置の構成を示すブロック図で
ある。
FIG. 16 is a block diagram showing the configuration of a fuzzy inference device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,21  入力処理部 12,22  ファジィ演算部 11, 21 Input processing section 12, 22 Fuzzy operation section

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  それぞれの前件部が少なくとも1つの
入力変数とそれに対応するメンバーシップ関数との対を
含み,それぞれの後件部が少なくとも1つの出力変数と
それに対応するメンバーシップ関数との対を含む複数の
ルールにおいて,(1) 一のルールにおける前件部に
含まれる入力変数を抽出し,(2) 抽出された入力変
数を前件部にもつすべてのルールを抽出し,(3) 抽
出したルールの前件部に含まれる入力変数のすべてを抽
出し,(4) これらのすべての入力変数についてステ
ップ(2) から繰返すことにより,前件部において相
互に関連する入力変数のすべてを含むルールによって一
グループを形成する,ルールのグループ化方法。
Claim 1: Each antecedent part includes a pair of at least one input variable and its corresponding membership function, and each consequent part includes a pair of at least one output variable and its corresponding membership function. In multiple rules including (1) extract the input variable included in the antecedent part of one rule, (2) extract all rules that have the extracted input variable in the antecedent part, (3) By extracting all the input variables included in the antecedent part of the extracted rule, and (4) repeating step (2) for all these input variables, all the mutually related input variables in the antecedent part are extracted. A method of grouping rules in which the rules they contain form a group.
【請求項2】  それぞれの前件部が少なくとも1つの
入力変数とそれに対応するメンバーシップ関数との対を
含み,それぞれの後件部が少なくとも1つの出力変数と
それに対応するメンバーシップ関数との対を含む複数の
ルールをグループ化する装置であり,一のルールにおけ
る前件部に含まれる入力変数を抽出する第1の手段,抽
出された入力変数を前件部にもつすべてのルールを抽出
する第2の手段,抽出したルールの前件部に含まれる入
力変数のすべてを抽出する第3の手段,ならびにこれら
のすべての入力変数について第2および第3の手段によ
る処理を繰返すことにより,前件部において相互に関連
する入力変数のすべてを含むルールによって一グループ
を形成する手段,を備えたルールのグループ化装置。
[Claim 2] Each antecedent part includes a pair of at least one input variable and its corresponding membership function, and each consequent part includes a pair of at least one output variable and its corresponding membership function. It is a device for grouping multiple rules including multiple rules, and it is a first means for extracting input variables included in the antecedent part of one rule, and extracts all rules that have the extracted input variables in the antecedent part. The second means, the third means for extracting all the input variables included in the antecedent part of the extracted rule, and repeating the processing by the second and third means for all these input variables. a rule grouping device, comprising: means for forming a group by rules containing all mutually related input variables in a subject;
【請求項3】  それぞれの前件部が少なくとも1つの
入力変数とそれに対応するメンバーシップ関数との対を
含み,それぞれの後件部が少なくとも1つの出力変数と
それに対応するメンバーシップ関数との対を含む複数の
ルールにおいて,(1) 一のルールにおける後件部に
含まれる出力変数を抽出し,(2) 抽出された出力変
数を後件部にもつすべてのルールを抽出し,(3) 抽
出したルールの後件部に含まれる出力変数のすべてを抽
出し,(4) これらのすべての出力変数についてステ
ップ(2) から繰返すことにより,後件部において相
互に関連する出力変数のすべてを含むルールによって一
グループを形成する,ルールのグループ化方法。
3. Each antecedent part includes a pair of at least one input variable and its corresponding membership function, and each consequent part includes a pair of at least one output variable and its corresponding membership function. In multiple rules including (1) extract the output variable included in the consequent part of one rule, (2) extract all rules that have the extracted output variable in the consequent part, (3) By extracting all the output variables included in the consequent part of the extracted rule, and (4) repeating step (2) for all these output variables, all the output variables that are related to each other in the consequent part are extracted. A method of grouping rules in which the rules they contain form a group.
【請求項4】  それぞれの前件部が少なくとも1つの
入力変数とそれに対応するメンバーシップ関数との対を
含み,それぞれの後件部が少なくとも1つの出力変数と
それに対応するメンバーシップ関数との対を含む複数の
ルールをグループ化する装置であり,一のルールにおけ
る後件部に含まれる出力変数を抽出する第1の手段,抽
出された出力変数を後件部にもつすべてのルールを抽出
する第2の手段,抽出したルールの後件部に含まれる出
力変数のすべてを抽出する第3の手段,ならびにこれら
のすべての出力変数について第2および第3の手段によ
る処理を繰返すことにより,後件部において相互に関連
する出力変数のすべてを含むルールによって一グループ
を形成する手段,を備えたルールのグループ化装置。
4. Each antecedent part includes a pair of at least one input variable and its corresponding membership function, and each consequent part includes a pair of at least one output variable and its corresponding membership function. It is a device for grouping multiple rules including multiple rules, and it is a first means for extracting an output variable included in the consequent part of one rule, and extracts all rules that have the extracted output variable in the consequent part. The second means, the third means for extracting all the output variables included in the consequent part of the extracted rule, and repeating the processing by the second and third means for all these output variables. a rule grouping device comprising: means for forming a group by rules containing all interrelated output variables in a subject;
【請求項5】  ルールの前件部において相互に関連す
る入力変数のすべてを含むルールごとにグループ化され
たルール群が設定されたファジィ推論演算手段,すべて
の入力変数に関する入力信号の変化の有無を調べ,変化
のあった入力信号を検出する手段,および変化のあった
入力信号の入力変数を含むグループのルールに基づいて
ファジィ推論演算を行うよう上記ファジィ推論演算手段
を制御する手段,を備えたファジィ推論装置。
[Claim 5] A fuzzy inference calculation means set with a group of rules grouped by rules including all mutually related input variables in the antecedent part of the rule, and whether or not there is a change in the input signal regarding all the input variables. and means for controlling the fuzzy inference calculation means to perform fuzzy inference calculation based on the rules of the group including the input variables of the changed input signal. fuzzy inference device.
【請求項6】  ルールの前件部において相互に関連す
る入力変数のすべてを含むルールごとにグループ化され
たルール群が設定されており,すべての入力変数に関す
る入力信号の変化の有無を調べ,変化のあった入力信号
を検出し,変化のあった入力信号を用いてその入力信号
の入力変数を含むグループのルールに基づいてファジィ
推論演算を行う,ファジィ推論方法。
[Claim 6] A rule group is set for each rule that includes all mutually related input variables in the antecedent part of the rule, and the presence or absence of a change in the input signal regarding all input variables is checked, A fuzzy inference method that detects a changed input signal and uses the changed input signal to perform fuzzy inference operations based on the rules of a group that includes the input variables of that input signal.
【請求項7】  ルールの前件部において相互に関連す
る入力変数のすべてを含むルールごとにグループ化され
たルール群が設定されたファジィ推論演算手段,および
各グループに属する入力変数の入力信号を取込み,それ
に対応するグループのルールに基づいて,グループごと
に,ファジィ推論演算を行うよう上記ファジィ推論演算
手段を制御する手段,を備えたファジィ推論装置。
[Claim 7] A fuzzy inference calculation means configured with a set of rules grouped by rules including all mutually related input variables in the antecedent part of the rule, and an input signal of the input variables belonging to each group. and means for controlling the fuzzy inference calculation means to perform fuzzy inference calculation for each group based on the rules of the group corresponding to the rules of the group.
【請求項8】  ルールの前件部において相互に関連す
る入力変数のすべてを含むルールごとにグループ化され
たルール群が設定されており,各グループに属する入力
変数の入力信号を取込み,それに対応するグループのル
ールに基づいて,グループごとに,ファジィ推論演算を
行う,ファジィ推論方法。
[Claim 8] In the antecedent part of the rule, a group of rules is set for each rule that includes all mutually related input variables, and the input signals of the input variables belonging to each group are taken in and handled accordingly. A fuzzy inference method that performs fuzzy inference operations for each group based on the rules of the group.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010271883A (en) * 2009-05-21 2010-12-02 Hitachi Ltd Rule design support method and rule design support device

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