JPH0488401A - ファジィシミュレータ - Google Patents

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】

［産業上の利用分野］ 本発明はファジィ推論を用いて制御などのシュミレーシ
ョンを行うファジィシミュレータに関するものである。 ［従来の技術］ 設計した制御装置などが所望の性能を出せるか否かを判
定するには、実際に設備を動かすことにより確かめるこ
とがてきる。しかし、システムが膨大てあったり、複雑
であったりする場合に、実機で動かすことは予測できな
い事態を生じることも考えられ、極めて危険である。そ
こで、従来より、実効状態を再現し、どのような結果が
生じるかをシミュレータによって確認している。 一般に、制御対象は情報の輪郭が明確て、かつデータ構
造を“Ｏ″または“１″のバイナリワードて扱える場合
が殆どである。そこで、このような対象に用いられる制
御装置は、ＣＰＵ　（中央処理装りを中核にしたレイマ
ン方式のデジタルコンピュータが用いられている。した
がって、そのシミュレータもデジタルコンピュータを用
いて構成されている。 ところで、制御対象がオペレータの経験や勘に依存する
度合いが大きい場合、あるいは技術が確立されていない
場合には制御装置を用いることができない。このような
場合、従来はオペレータの手動操作によって制御を行っ
ている。 このようなケースの１つに配合原料の水分添加制御があ
る。 製鉄所の高炉にあっては、鉄鉱石、コークス、石灰石の
３種を混合し、さらに適当な水分を含ませた配合原料を
用いている。配合原料は、ミキサで粉状に混合すると共
に水を添加して水分を含んだ小塊にし、これを焼結機に
送って熱し、小塊から水分を蒸発させることにより小塊
に多数の気孔を軽石状に生じさせ、高炉における燃焼性
を高めるようにしている。 ここで高炉側から見た場合、配合原料に粒度、硬さなど
を所定値に保持することか最適な高炉運転のために必要
である０例えば、粒度のばらつきは通気性の不安定を招
き、結果として焼成か不安定になり、歩留まり低下を招
くことになる。これらを左右しているのが水分であり、
したがって。 配合原料水分（すなわち、水分添加量）を目標水分値に
迅速かつ適性に保持されるようにすることか望まれてい
る。 しかし、配合原料の水分添加制御を行う装置は、不確足
要素が多く、経験や勘に頼るところが大きいために制御
システムの構築が困難であった。ところが、近年のファ
ジィ（ＦＵＺＺＹ　：あいまい）制御技術の急速な進歩
に伴って、この種の分野にも適用が可能になり、既に本
願発明者も実用レベルに達した制御装置の開発を経験し
ている。そこで、ファジィ理論を用いたファジィ制御装
置には、ファジィ理論によるシミュレータ（以下、ファ
ジィシミュレータという）を用いることになる。 ［発明か解決しようとするＮ題］ しかし、従来のファジィシミュレータ（ソフト及び八−
トを含む）は、オンライン実機化する前のオフラインテ
スト的な使用方法の城を出ていないため、実機化後のフ
ォローアツプやレベルアップ時を行う場合、操業状況に
応じたシミュレーションをし、メンバーシップ関数をシ
ミュレーションテスト完了後に再度実機化せねばならな
かった。 このため、シミュレーション用の膨大な実操業データを
収集し、これを入力する作業を必要とし、多大な労力が
必要であった。 一方、従来のファジィシミュレータはエンドユーザ（例
えば、現場オペレータ）向けには構成されて８らず、専
門の知識がないと操作ができなかったり、操作が複雑に
なるという問題も有していた。 本発明の目的は、シミュレーションを容易かつ簡単に行
え、メンテナンス性に優れるファジィシミュレータを提
供することにある。 ［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明はメンバーシップ関
数及び制御則の設定、表示、推論処理及びシミュレーシ
ョンなどの実行の選択を行うための選択項目を初期メニ
ューとしてディスプレイに表示するメニュー表示手段と
、前記メンバーシップ関数及び制御則の設定処理を対話
形式で実行するメンバーシップ関数・制御則作成手段と
、該手段によって設定されたメンバーシップ関数及び制
御則に基づいてファジィ推論を行う推論手段と、該推論
手段の結果に基づいてシミュレーションを行い、その結
果を表示するシミュレーション手段と、外部の装置との
ファジィルール及びメンバーシップ関数の授受を行う通
信手段とを設けるようにしている。 ［作用］ 上記した手段によれば、メンバーシップ関数及び制御則
の設定、ファジィ推論、シミュレーションなどを適宜選
択して対話形式で行い、任意に設定及び修正を施すこと
ができ、さらに通信手段を用いて外部装置とのデータ交
換を行い、オンライン的なシミュレーションを行うこと
ができる。したがって、コストダウンとシミュレーショ
ン作業の労力軽減及び精度向上が図れると共に、メンテ
ナンス性を向上させることができる。 ［実施例］ 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。 第１図は本発明によるファジィシミュレータの一実施例
を示すブロック図である。　各種のデータやパラメータ
を入力するためにキーボードｌが設けられ、その操作信
号を入力するキーボードインターフェース２が接続され
ている。このキーボードインターフェース２には、バス
３（アドレスバス、データバス、コントロールバスなど
を含む）が接続されている。 バス３には、ＣＰＵ　（中央処理装Ｍ）４、ファジィシ
ミュレーションを実行するためのプログラムか格納され
たＲＯＭ　（リード・オンリー・メモリ）５、入力情報
や処理結果などを一時的に記憶するＲＡＭ　（ランダム
・アクセス・メモリ）６、各種のパラメータやデータを
記憶保存するハードディスク装置７及び磁気記憶装置８
、′入力データや処理内容をＣＲＴ（ブラウン管）など
に表示する表示装置９、処理結果などの記録情報をプリ
ンタ１１へ送出するプリンタインターフェースｌＯ１こ
のプリンタインターフェース１０からの記録情報を記録
用紙に印字するプリンタ１１、及び外部のプロセスコン
ピュータ１３との間て通信を行うためのシリアルインタ
ーフェース１２（ＲＳ−２３２Ｃなど）の各々が接続さ
れている。磁気記憶装置８は、フロッピーディスクを記
憶媒体とする記憶装置である。 このファジィシミュレータでは、大別して以下の６つの
処理を実行する。 （１）初期メニュー作成 シミュレータの起動により表示される。 メニューＮｏ、の入力により該当の処理を実行。 （２）メンバーシップ関数及び制御規則の作成メンバー
シップ関数（入力変数、出力変数別）と制御規則を作成
する。 （３）記憶済みのメンバーシップ関数、制御規則の表示 セーブされている関数、制御規則を画面に表示する。 （４）ファジィ推論 入力変数の入力に対応してファジィ推論を実行し、これ
を表示する。 入力は、対話式と外部入力データの一方を選択できる。 （５）シミュレーション 入力変数の内、一方を固定した状態で他方の変数値を指
定範囲内て変化させ、その出力結果を表示及びプリント
アウトをする。 （６）外部のコンピュータ（プロセスコンピュータなど
）とのデータ交換 標準伝送手段（ＲＳ−２３２Ｃ）を介して通信を行う。 次に、以上の内の（１）〜（５）の処理について、第２
図及び第３図を参照して説明する。 第２図は本発明のシミュレーション処理の一例を示すフ
ローチャートである。第３図は第２図の処理のステップ
２４以降の処理を示すフローチャートである。この処理
のためのプログラムはＲＡＳＩＣ（ベーシック：　Ｂｅ
ｇｉｎｎｅｒｓ　Ａｌｌ　Ｐｕｒ−ｐｏｓｅ　Ｓｙｍｂ
ｏｌｉｃ　Ｉｎ５ｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｃｏｄｅ）言語に
よって造られ、ＲＯＭ５に格納されると共にその実行は
ＣＰＵ４によって行われる。 まず、第４図に示すような初期メニューを表示装置９に
表示する（Ｓ２１）、このメニューは。 次のような５つの選択枝からなり、数字をキーボードｌ
によって入力することにより、その処理が実行される。 １、メンバーシップ関数、制御則の設定２、メンバーシ
ップ関数、制御則の表示３、推脇開始 ４、シミュレーション ５、処理終了 オペレータによるメニューの選択が判定されると（Ｓ２
２）、どの番号を選択したかをステップ２３．２５．２
８．３１．３５の各々で判定する。まず、「１」が選択
か否かを判定し、そうであれば第５図に示す設定メニュ
ーを表示する（Ｓ２４）。この場合も１〜５の選択枝が
設けられ、その１つを選択することにより、対応する処
理が実行される。 入力番号が「１」で無い場合には「２」であるか否かを
選択する（Ｓ２５）。「２」てあった場合には、第６図
に示すような内容のメンバーシップ関数及び制御則を表
示する（Ｓ２６）。ここては、３つのメンバーシップ関
数と５つの制御則を設定する場合を示している。この表
示によって、現状の設定内容を確認することができる。 なお、表示を中止したい場合には、指定されたキーの操
作によって初期メニューに戻すことかできる。 次に、「３」が選択されると、ファジィ推論か開始され
（Ｓ２９）、その推論結果はハードディスク装置７又は
磁気記憶装置８に格納される（Ｓ３０）。 選択された番号か「３」でなかった場合、「４」か否か
を判定しく５３１）、該当するときにはシミュレーショ
ンを開始する（Ｓ３２）。 このシミュレーションの終了か判定されると（Ｓ３３）
、表示装置９にシミュレーション結果か表示され、更に
プリンタ１１によってプリントアウトされる（Ｓ３４）
。 一方、ステップ３１ての判定が「４」でない場合、「５
」か否かを判定する（Ｓ３５）。「５」てあれば処理を
終了し、「１」〜「５」以外の数字であればメニューの
選択が出来ないので、［１〜５の数字の中から選んて下
さい］の表示を行って処理をステップ２１へ戻す（Ｓ３
６）。 次に、第３図の処理について説明する。 ステップ２４で表示された第５図のメニューの中から、
設定（修正）したい項目に該当する番号（１〜５）の１
つを選択してキーボードｌにより入力（キーイン）する
。メニューの選択の有無かステップ４１て判定され、・
選択が無い場合は第５図の内容を表示し続ける（Ｓ４３
）。 ｒｌＪか選択されると（Ｓ４２）、第７図に示すＸ軸ス
ケール及び説明文か表示される。Ｘ軸の中心が０に設定
され、ＸＭＩ目盛のスケール（この例ては、０．１）を
入力すると最小、最大（この例ては、十〇、６と−０，
５）か表示される。ここで、ファジィ変数の形を三角形
（ただし、両端部に位置するファジィ変数のみは台形）
とすると、底部を決めるＸｌ、Ｘ３と頂部を決めるＸ２
の６値を、Ｘ軸に対し第８図のように入力する。 この例ではファジィの変数の数（＝ルール数）を５つ（
■小さい、■少し小さい、■普通、■少し大きい、■大
きい）としているので、同様の設定操作を第９図のよう
に５回行うことになる。 また、メンバーシップ関数は、入力部である前件部が２
、出力部である後件部が１の３つから構成されている。 各々のメンバーショップ関数（１，２，３）に対する設
定結果は、ハードディスク装置７または磁気記憶装置８
に記憶され（Ｓ４５）、設定の終了が判定されると（Ｓ
４６）処理を終了し、ステップ４１ヘリターンし、残る
設定処理に移行できるようにする。 さらに「２」が選択されると（Ｓ４７）、メンバーシッ
プ関数２の設定処理をメンバーシップ関数ｌの場合と同
じ手法によって実行する。（Ｓ４８、Ｓ４９．５５０）
。ついで、「３」が選択されると（Ｓ５１）、メンバー
シップ関数３の設定処理をメンバーシップ関数ｌの場合
と同じ手法によって実行する（Ｓ５２、Ｓ５３．５５４
）。 また、「４Ｊが選択されると（Ｓ５５）、制御則の設定
か実行される（Ｓ５６）。上記したように、前件部か２
メンバーシツプ（１つのメンバーシップは５つのファジ
ィ変数を持つ）、後件部が１メンバーシツプであるため
、２５通りの制御規則かできることになる。そなわち制
御則は、メンバーシップ関数１と２の設定結果に基づい
て第１０図のように作成される（破線部分がメンバーシ
ップ関数１及びメンバーシップ関数２を示している）。 例えば、メンバーシップ関数１のファジィ変数か２、メ
ンバーシップ間数２のファジィ変数か３のとき、第１０
図のマトリックスて交差する４という数字が後件部であ
るメンバーシップ関数３のファジィ変ａ４に該当する。 周知のように１フアジイ推論はＩＦ（イン）−ＴＨＥＮ
　（ゼン）の推論規則を用いるが、第１θ図のマトリッ
クスによるファジィ変数をこれに当てはめると次のよう
になる。 ■Ｆ：メンバーシップ関ａｌが２（のファジィ変数） メンバーシップ関数２が３（のファジィ変数） ＴＨＥＮ：メンバーシップ関数３の４（のファジィ変数
）の−制御値 なお、メンバーシップ関数３のファジィ変数Ｏは、制御
値なしく変化なし）を意味する。 第１０図の内容はＲＡＭ６に格納（Ｓ５７）され、処理
か終了すると（Ｓ５８）ステップ４１ヘリターンする。 一方、番号１〜４のいずれもが選択されなかった場合、
入力番号が「５」であるか否かを判定する（Ｓ５９）。 「５」であれば、処理をステップ２１（初期メニュー表
示）に戻し、「６」以上の数てあればステップ４１へ戻
しく５６０）、再指定を行えるようにする。 次に、第２図に戻ってステップ２９の推論処理を説明す
る。 この処理ては、第１１図の内容が表示装置１９の画面に
表示される。この表示説明に従って前件部の値を入力す
る。例えば、メンバーシップ関数ｌに一〇、ｌ、メンバ
ーシップ関数２に−０，０７５を入力すると、画面内の
関数特性の如くになる。この入力の終了と共にＭＩＮ（
ミニマム）法及びＭＡＸ　（マクシマム）法による推論
が開始される。 すなわち、第１２図に示すように、−０，１の値の線上
にあるファジィ変数２と３の交差し、及び−０，０７５
の値の線上にあるファジィ変数２と３が交差している。 この組合せによるメンバーシップ関数３は、第１０図か
ら明らかなように、ファジィ変数（ＴＨＥＮ）が５．４
，３．０をとったものになる。この内、０は上記したよ
うに制御値無しを意味するので考慮する必要はない。こ
の結果、下記に示すような３つのファジィ変数からなる
メンバーシップ関数３が準備され、第１２図に示すよう
に（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の３列のパターンが出来上が
る。 そこで、各列の各メンバーシップからＭＩＮ及びＭＡＸ
を求める。まず、メンバーシップ関数１．２におけるフ
ァジィ変数２．３、を比較し、両者の交差点がメンバー
シップ関数１．２のどちらで大、小関係にあるかを見る
。 ｔｓ１２図のメンバーシップ関数１の縦の列のファジィ
変数の交点と、メンバーシップ関数２の縦の列のファジ
ィ変数の分点とのレベルを比較すると、メンバーシップ
関数！のファジィ変数２の交点がＭＡＸで、メンバーシ
ップ関数２のファジィ変数３の交点がＭＩＮであること
がわかる。各々の交点から水平に線を引き、この線で区
切られた下部の面積部分、すなわち、第１３図の破線部
分がファジィ出力（制御値）になる。この第１３図の図
形は表示装置９によって表示される。 次に、第２図のステップ３２によるシミュレーション処
理について説明する。 この処理においては、第１４図に示す内容（図形及び説
明文）の表示か表示装置９によって行われる。 まず、説明文に従って番号１または２を入力し、前件部
の一方のメンバーシップ関数を固定する。また、プリン
タ１１を動作させるか否かを指定（ＹまたはＮの指定）
する、なお、固定しなかった方は、ファジィ変数１〜Ｎ
（この場合、Ｎは２〜５）の指定された値によって１目
盛（０，１間隔）をＭ分割（ここては、１０分割にして
いるが最大１００回まで可能）づつ推論するように予め
構成されている。 そして、推論が終了すると、表示装置９によって第１５
図に示すようにシミュレーション結果を表示する（Ｓ３
４）。この場合、Ｘ軸には可変前件部が表示され、Ｙ軸
に後件部が表示される。この結果から、メンバーシップ
関数が正しいか否かを検証することが可能になる。 次に、外部のコンピュータ（この例ではプロセスコンピ
ュータ１３）とのデータ交換について説明する。 このように外部のコンピュータとの伝送（＝通信）を行
えるようにすることにより、実機側から実際のデータを
入力することができ、各種の修正か可能になる。また、
設定したメンバーシップ関数を実機側へ伝送し、そのメ
ンバーシップ関数が正しいか否かを実際のデータを用い
て検証することが可能になる。 ここては、次の内容のデータ送受機能を備えている。 （ａ）ルール及びメンバーシップ関数の送受信要求。 （ｂ）ルール及びメンバーシップ関数の送受信（Ｃ）ル
ール及びメンバーシップ関数の切替え指示。 （ｄ）プロセスデータの送信要求。 （ｅ）プロセスデータの受信。 また、シミュレータとプロセスコンピュータ１３との間
の伝送形態は、具体的に次のようになる。 （イ）シミュレータからプロセスコンピュータ１３に対
しルール及びメンバーシップ関数の送信要求を行う。 （ロ）プロセスコンピュータ１３からプロセスコンピュ
ータ１３ヘルール及びメンバーシップ関数を送出する。 （ハ）プロセスコンピュータ１３から受信したルール及
びメンバーシップ関数をシミュレータ側で修正する。修
正後、オンライン平行テストを実施する。 （ニ）シミュレータからプロセスコンピュータ１３ヘテ
スト対象のプロセスデータの送信要求を行う。 （ホ）シミュレータからテスト対象のプロセスデータな
受信後、修正ルール及びメンバーシップ関数を使用して
推論を行う（推論及び推論結果、解析データの表示／印
字）。 （へ）テスト完了後、シミュレータからプロセスコンピ
ュータ１３へ修正ルール及びメンバーシップ関数を送出
する。 （ト）シミュレータから修正ルール及びメンバーシップ
関数の切り替えの指示を、プロセスコンピュータ１３へ
送信要求する。 プロセスコンピュータ１３ては、要求の受付後、実機側
推論実行処理を一時停止させる（ステータス管理）、そ
の後、受信ファジィルール及びメンバーシップを切替え
、再び推論実行処理の開始指示を行う。 な３、上記の実施例においては、メンバーシップ関数を
三角形の場合について説明したが、制御対象あるいは条
件の取り方によっては目標付近での動作が敏感になる場
合がある。このような場合には、台形にすることにより
解決される。このような修正は、ファジィ方式では現場
のオペレータによって容易に行うことが可能である。こ
の点はテジタル方式ては考えられないところである。 また、上記実施例では、シミュレーション処理をＲＡＳ
ＩＣにより行うものとしたが、これに限らず他の言語、
例えば、ＬＩＳＰ（リスプ：　Ｌｉ５ｔＰｒｏｃｅｓｓ
ｏｒ　）　、　ＰＲＯＬＯＧ　（プロローグ：　Ｐｒｏ
−ｇｒａ■璽ｊｎｇ　ｉｎ　ｌｏｇｉｃ　）などを用い
ることも可能である。しかし、汎用言語を用いることに
より、移植性及びエンドユーザでの利用度の面で望まし
い。 ［発明の効果］ 以上より明らかなように、本発明によれば、メンバーシ
ップ関数及び制御則の設定、表示、推論処理及びシミュ
レーションなどの実行の選択を行うだめの選択項目を初
期メニューとしてディスプレイに表示するメニュー表示
手段と、前記メンバーシップ関数及び制御則の設定処理
を対話形式で実行するメンバーシップ関数・制御則作成
手段と、該手段によって設定されたメンバーシップ関数
及び制御則に基づいてファジィ推論を行う推論手段と、
該推論手段の結果に基づいてシミュレーションを行いそ
の結果を表示するシミュレーション手段と、外部の装置
とのファジィルール及びメンバーシップ関数の授受を行
う通信手段とを設けるようにしたので、次のような効果
を得ることができる。 （１）対話形式としたことにより、エンドユーザての利
用が容易になり、修正なども簡単に行えるようになった
。また、エンドユーザオープンが可能であるのて、操業
変化などに対して直ちにメンテナンスの対応がとれるよ
うになった。 （２）通信手段を備えたことにより、実操業データを簡
単かつ自動的に収集できるようになり、作業性か飛躍的
に向上した。また、ファジィルール及びメンバーシップ
関数の調整後、これを外部装置側へ送信することにより
、実機による確認がてきるようになった。 （３）実機側からファジィルール及びメンバーシップ関
数がオンラインで受けられるので、シミュレーション精
度の向上が可能になった。 （４）ネットワークに接続することにより、複数の外部
装置のシミュレーションテストを行うことかできる。 （５）複数のファジィ変数がある場合、一方のファジィ
変数のメンバーシップ関数を固定にし、他方のファジィ
変数のメンバーシップ関数を成る範囲内で動かし、推論
結果のシミュレーションが可能になるため、メンバーシ
ップ関数の調整か容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるファジィシミュレータの一実施例
を示すブロック図、第２図は本発明のシミュレーション
処理の一例を示すフローチャート、第３図は第２図の処
理のステップ２４以降の処理を示すフローチャート、第
４図は初期メニューの表示画面図、第５図はメンバーシ
ップ関数及び制御則の設定時に表示されるメニューの表
示画面図、第６図はメンバーシップ関数及び制御則の表
示メニューを選択したときの表示画面図、第７図はメン
バーシップ関数設定時に表示されるスケール画面図、第
８図はファジィ変数の設定を示す説明図、第９因は複数
のメンバーシップ関数の設定を示す説明図、第１０図は
２つのメンバーシップ関数から他のメンバーシップ関数
を導くためのマトリックスを示す説明図、第１１図は本
発明の推論処理時の表示内容を示す画面図、第１２図は
ファジィ推論の原理を示す説明図、第１３図は第１２図
の推論によって得られたファジィ出力を示す説明図、第
１４図は本発明のシミュレーション処理時の表示画面図
、第１５図は本発明によるシミュレーション結果の表示
（＝プリント出力）を示す画面図である。 図中。 ２：キーボードインターフェース ３：バス　　４　：　ＣＰＵ ５：ＲＯＭ　　６：ＲＡＭ ７：ハートディスク装置 ８：磁気記憶装置 ９；表示装置 １０ニブリンタインターフエース ｌｌ：プリンタ １２ニジリアルインターフエース １３：プロセスコンピュータ 代理人　弁理士　１）北　嵩　晴 ｌ：キーボード 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 し１ シ 癲 Ｃ） 手続補正書（岐） 明　　細　　書 １、事件の表示 平成　２年 第１９６２８７号 １、発明の名称 ファジィシミュレータ ２、特許請求の範囲 メンバーシップ関数及び制御則の設定、表示、推論処理
及びシミュレーションなどの実行の選択を行うための選
択項目を初期メニューとしてディスプレイに表示するメ
ニュー表示手段と、前記メンバーシップ関数及び制御則
の設定処理を対話形式で実行するメンバーシップ関数・
制御則作成手段と、該手段によって設定されたメンバー
シップ関数及び制御則に基づいてファジィ推論を行う推
論手段と、該推論手段の結果に基づいてシミュレーショ
ンを行いその結果を表示するシミュレーション手段と、
外部の装置とのファジィルール及びメンバーシップ関数
の授受を行う通信手段とを具備することを特徴とするフ
ァジィシミュレータ。 ３、発明の詳細な説明 ［産業上の利用分野］ 本発明はファジィ推論を用いて制御などのシュミレーシ
ョンを行うファジィシミュレータに関するものである。 ［従来の技術］ 設計した制御装置などが所望の性能を出せるか否かを判
定するには、実際に設備を動かすことにより確かめるこ
とかできる。しかし、システムが膨大であったり、複雑
であったりする場合に、実機で動かすことは予測できな
い事態を生しることも考えられ、極めて危険である。そ
こで、従来より、実働状態を再現し、どのような結果か
生じるかをシミュレー々によって確認している。 一般に、制御対象は情報の輪郭か明確て、かつデータ構
造を０”または“１”のバイナリワードて扱える場合か
殆どである。そこで、このような対象に用いられる制御
装置は、ＣＰＵ　（中央処理装置）を中核にしたノイマ
ン方式のデジタルコンピュータか用いられている。した
がって、そのシミュレータもデジタルコンピュータを用
いて構成されている。 ところで、制御対象がオペレータの経験や勘に依存する
度合いが大きい場合、あるいは技術が確立されていない
場合には制御装置を用いることができない。このような
場合、従来はオペレータの手動操作によって制御を行っ
ている。 このようなケースの１つに配合原料の水分添加制御があ
る。 ところで、焼結ベツド上の　気　を　右する因子は、装
　層　、原料粒度、　大密度等があげらて配合原料水分
（すなわち、水分添加量）を目標水分値に迅速かつ適性
に保持されるようにすることが望まれている。 しかし、配合原料の水分添加制御を行う装置は、不確定
要素が多く、経験や勘に頼るところが大きいために制御
システムの構築が困難てあった。ところが、近年のファ
ジィ（ＦＵＺＺＹ：あいまい）制御技術の急速な進歩に
伴って、この種の分野にも適用が可能になり、既に本願
発明者も実用レベルに達した制御装置の開発を経験して
いる。そこて、ファジィ理論を用いたファジィ制御装置
には、ファジィ理論によるシミュレータ（以下、ファジ
ィシミュレータという）を用いることになる。 ［発明か解決しようとする課題］ しかし、従来のファジィシミュレータ（ソフト及び八−
ドを含む）は、オンライン実機化する前のオフラインテ
スト的な使用方法の域を出ていないため、実機化後のフ
ォローアツプやレベルアップ時を行う場合、操業状況に
応じたシミュレーションをし、メンバーシップ関数をシ
ミュレーションテスト完了後に再度実機化せねばならな
かった。 このため、シミュレーション用の膨大な実操業データを
収集し、これを入力する作業を必要とし、多大な労力が
必要であった。 一方、従来のファジィシミュレータはエンドユーザ（例
えば、現場オペレータ）向けには構成されておらず、専
門の知識かないと操作ができなかったり、操作が複雑に
なるという問題も有していた。 本発明の目的は、シミュレーションを容易かつ簡単に行
え、メンテナンス性に優れるファジィシミュレータを提
供することにある。 ［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明はメンバーシップ関
数及び制御則の設定、表示、推論処理及びシミュレーシ
ョンなどの実行の選択を行うための選択項目を初期メニ
ューとしてディスプレイに表示するメニュー表示手段と
、前記メンバーシップ関数及び制御則の設定処理を対話
形式で実行するメンバーシップ関数・制御則作成手段と
、該手段によつて設定されたメンバーシップ関数及び制
御則に基づいてファジィ推論を行う推論手段と、該推論
手段の結果に基づいてシミュレーションを行い、その結
果を表示するシミュレーション手段と、外部の一方との
ファジィルール及びメンバーシップ関数の授受を行う通
信手段とを設けるようにしている。 ［作用］ 上記した手段によれば、メンバーシップ関数及び制御則
の設定、ファジィ推論、シミュレーションなどを適宜選
択して対話形式で行い、任意に設定及び修正を施すこと
ができ、さらに通信手段を用いて外部装置とのデータ交
換を行い、オンライン的なシミュレーションを行うこと
ができる。したがって、コストダウンとシミュレーショ
ン作業の労力軽減及び精度向上が図れると共に、メンテ
ナンス性を向上させることがてきる。 ［実施例］ 以下１本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。 第１図は本発明によるファジィシミュレータの一実施例
を示すブロック図である。　各種のデータやパラメータ
を入力するためにキーボードｌが設けられ、その操作信
号を入力するキーボードインターフェース２が接続され
ている。このキーボードインターフェース２には、バス
３（アドレスバス、データバス、コントロールバスなど
を含む）が接続されている。 バス３には、ＣＰＵ　（中央処理装置）４、ファジィシ
ミュレーションを実行するためのプログラムが格納され
たＲＯＭ　（リード・オンリー・メモリ）５、入力情報
や処理結果などを一時的に記憶するＲＡＭ　（ランダム
・アクセス・メモリ）６、各種のパラメータやデータを
記憶保存する八−ドディスク装置７及び磁気記憶装置８
．入力データや処理内容をＣＲＴ（ブラウン管）などに
表示する表示装置９、処理結果などの記録情報をプリン
タ１１へ送出するプリンタインターフェース１０、この
プリンタインターフェース１０からの記録情報を記録用
紙に印字するプリンタ１１．及び外部のプロセスコンピ
ュータ１３との間で通信を行うためのシリアルインター
フェース１２（ＲＳ−２３２Ｃなど）の各々が接続され
ている。磁気記憶装置８は、フロッピーディスクを記憶
媒体とする記憶装置である。 このファジィシミュレータでは、大別して以下の６つの
処理を実行する。 （１）初期メニュー作成 シミュレータの起動により表示される。 メニューＮｏ、の入力により該当の処理を実行。 （２）メンバーシップ関数及び制御規則の作成メンバー
シップ関数（入力変数、出力変数別）と制御規則を作成
する。 （３）記憶済みのメンバーシップ関数、制御規則の表示 セーブされている関数、制御規則を画面に表示する。 （４）ファジィ推論 入力変数の入力に対応してファジィ推論を実行し、これ
を表示する。 入力は、対話式と外部入力データの一方を選択できる。 （５）シミュレーション 入力変数の内、一方を固定した状態で他方の変数値を指
定範囲内で変化させ、その出力結果を表示及びプリント
アウトをする。 （６）外部のコンピュータ（プロセスコンピュータなど
）とのデータ交換 標準伝送手段（ＲＳ−２３２Ｃ）を介して通信を行う。 次に、以上の内の（１）〜（５）の処理について、第２
図及び第３図を参照して説明する。 第２図は本発明のシミュレーション処理の一例を示すフ
ローチャートである、第３図は第２図の処理のステップ
２４以降の処理を示すフローチャートである。この処理
のためのプログラムはＲＡＳＩＣ（ベーシック：　Ｂｅ
ｇｉｎｎｅｒｏｓ　Ａｌｌ　Ｐｕｒ−ｐｏｓｅ　Ｓｙｍ
ｂｏｌｉｃ　Ｉｎ５ｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｃｏｄｅ）言語
によって造られ、ＲＯＭ５に格納されると共にその実行
はＣＰＵ４によって行われる。 まず、第４図に示すような初期メニューを表示装置９に
表示する（Ｓ２１）。このメニューは、次のような５つ
の選択枝からなり、数字をキーボード１によって入力す
ることにより、その処理が実行される。 １、メンバーシップ関数、制御則の設定２、メンバーシ
ップ関数、制御則の表示３、推論開始 ４、シミュレーション ５、処理終了 オペレータによるメニューの選択か判定されると（Ｓ２
２）、どの番号を選択したかをステップ２３．２５．２
８．３１．３５の各々で判定する。まず、「１」が選択
か否かを判定し、そうであれば第５図に示す設定メニュ
ーを表示する（Ｓ２４）。この場合も１〜５の選択枝が
設けられ、その１つを選択することにより、対応する処
理が実行される。 入力番号が「１」で無い場合には「２」であるか否かを
選択する（Ｓ２５）、ｒ２Ｊであった場合には、第６図
に示すような内容のメンバーシップ関数及び制御則を表
示する（Ｓ２６）、ここでは、３つのメンバーシップ関
数と５つの制御則を設定する場合を示している。この表
示によって、現状の設定内容を確認することができる。 なお、表示を中止したい場合には、指定されたキーの操
作によって初期メニューに戻すことができる。 次に、「３」が選択されると、ファジィ推論が開始され
（Ｓ２９）、その推論結果はハードディスク装置７又は
磁気記憶装置８に格納される（Ｓ３０）。 選択された番号が「３」てなかった場合、「４」か否か
を判定しく５３１）、該当するときにはシミュレーショ
ンを開始する（Ｓ３２）。 このシミュレーションの終了が判定されると（Ｓ３３）
、表示装Ｍ９にシミュレーション結果か表示され、更に
プリンタ１１によってプリントアウトされる（Ｓ３４）
。 一方、ステップ３１ての判定が「４」でない場合、「５
」か否かを判定する（Ｓ３５）。「５」であれば処理を
終了し、「１」〜「５」以外の数字てあればメニューの
選択が出来ないので、「１〜５の数字の中から選んて下
さい」の表示を行って処理をステップ２１へ戻す（８３
６）。 次に、第３図の処理について説明する。 ステップ２４て表示された第５図のメニューの中から、
設定（修正）したい項目に該当する番号（１〜５）の１
つを選択してキーボード１により入力（キーイン）する
。メニューの選択の有無がステップ４１て判定され、選
択が無い場合は第５図の内容を表示し続ける（Ｓ４３）
。 ｒｌＪが選択されると（Ｓ４２）、第７図に示すＸ軸ス
ケール及び説明文か表示される。Ｘ軸の中心か０に設定
され、Ｘ軸１目盛のスケール（この例ては、０．１）を
入力すると最小、最大（この例では、＋０．５と−０，
５）が表示される。ここで、ファジィ変数の形を三角形
（ただし、７ｙシイ　　の７はム　も０　）とすると、
底部を決めるＸＩ、Ｘ３と頂部を決めるｘ２の６値を、
Ｘ軸に対し第８図のように入力する。この例ではファジ
ィの変数の数（＝ルール数）を５つ（■小さい、■少し
小さい、■普通、■少し大きい、■大きい）としている
ので、同様の設定操作を第９図のように５回行うことに
なる。また、メンバーシップ関数は、入力部である前件
部が２、出力部である後件部が１の３つから構成されて
いる。 各々のメンバーショップ関数（１，２，３）に対する設
定結果は、ハードディスク装置７または磁気記憶装置８
に記憶され（Ｓ４５）、設定の終了が判定されると（Ｓ
４６）処理を終了し、ステップ４１ヘリターンし、残る
設定処理に移行できるようにする。 さらに「２」が選択されると（Ｓ４７）、メンバーシッ
プ関数２の設定処理をメンバーシップ関数１の場合と同
じ手法によって実行する。（Ｓ４８、Ｓ４９．５５０）
。ついで、「３」が選択されると（Ｓ５１）、メンバー
シップ関数３の設定処理をメンバーシップ関数ｌの場合
と同じ手法によって実行する（Ｓ５２．Ｓ５３．５５４
）。 また、「４」が選択されると（Ｓ５５）、制御則の設定
が実行される（Ｓ５６）、上記したように、前件部が２
メンバーシツプ（１つのメンバーシップは５つのファジ
ィ変数を持つ）、後件部が１メンバーシツプであるため
、２５通りの制御規則ができることになる。Ｉなわち制
御則は、メンバーシップ関数ｌと２の設定結果に基づい
て第１０図のように作成される（破線部分がメンバーシ
ップ関数１及びメンバーシップ関数２を示している）。 例えば、メンバーシップ関数１のファジィ変数が２、メ
ンバーシップ関数２のファジィ変数が３のとき、第１０
図のマトリックスで交差する４という数字か後件部であ
るメンバーシップ関数３のファジィ変数４に該当する。 周知のように、ファジィ推論はＩＦ（イン）−ＴＨＥＮ
　（ゼン）の推論規則を用いるが、第１Ｏ図のマトリッ
クスによるファジィ変数をこれに当てはめると次のよう
になる。 ＩＦ：メンバーシップ関数ｌか２（のファジィ変数） メンバーシップ関数２が３（のファジィ変数） ＴＨＥＮ　：メンバーシップ関数３の４（のファジィ変
数）の制御値 なお、メンバーシップ関数３のファジィ変数０は、制御
値なしく変化なし）を意味する。 第１θ図の内容はＲＡＭ６に格納（Ｓ５７）され、処理
が終了すると（ＳＳＳ）ステップ４１ヘリターンする。 一方、番号１〜４のいずれもか選択されなかった場合、
入力番号が「５」であるか否かを判定する（Ｓ５９）。 「５」であれば、処理をステップ２１（初期メニュー表
示）に戻し、「６」以上の数であればステップ４１へ戻
しく５６０）、再指定を行えるようにする。 次に、第２図に戻ってステップ２９の推論処理を説明す
る。 この処理では、第１１図の内容が表示装置９の画面に表
示される。この表示説明に従って前件部の値を入力する
。例えば、メンバーシップ関数ｌに−０，１、メンバー
シップ関数２に−０，０７５を入力すると１画面内の関
数特性の如くになる。この入力の終了と共にＭＩＮ（ミ
ニマム）法及びＭＡＸ　（マクシマム）法による推論が
開始される。 すなわち、第１２図に示すように、−０，１の値の線上
にあるファジィ変数２と３の交差し、及び−０，０７５
’の値の線上にあるファジィ変数２と３が交差している
。この組合せによるメンバーシップ関数３は、第」０図
から明らかなように、ファジィ変数（ＴＨＥＮ）が５．
４，３．Ｏをとったものになる。この内、０は上記した
ように制御値無しを意味するので考慮する必要はない。 この結果、下記に示すような３つのファジィ変数からな
るメンバーシップ関数３が準備され、第１２図に示すよ
うに（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の３列のパターンが出来上
がる。 そこで、各列の各メンバーシップからＭＩＮ及びＭＡＸ
を求める。まず、メンバーシップ関数ｌ、２におけるフ
ァジィ変数２．３、を比較し、両者の交差点がメンバー
シップ関数ｌ、２のどちらで大、小関係にあるかを見る
。 第１２図のメンバーシップ関数ｌの縦の列のファジィ変
数のヌ点と、メンバーシップ関数２の縦の列のファジィ
変数の交点とのレベルを比較すると、メンバーシップ関
数ｌのファジィ変数２の交点がＭＡＸで、メンバーシッ
プ関数２のファジィ変数３の交点がＭＩＮであることが
わかる。各々の交点から水平に線を引き、この線で区切
られた下部の面積部分、すなわち、第１３図の破線部分
９重ルがファジィ出力（制御値）になる。この第１３図
の図形は表示装置９によって表示される。 次に、第２図のステップ３２によるシミュレーション処
理について説明する。 この処理においては、第１４図に示す内容（図形及び説
明文）の表示か表示装置９によって行われる。 まず、説明文に従って番号ｌまたは２を入力し、前件部
の一方のメンバーシップ関数を固定する。また、プリン
タ１１を動作、させるか否かを指定（ＹまたはＮの指定
）する。なお、固定しなかった方は、ファジィ変数ｌ〜
Ｎ（この場合、Ｎは２〜５）の指定された値によって１
目盛（０，１間隔）をＭ分割（ここでは、１０分割にし
ているが最大１００回まで可能）づつ推論するように予
め構成されている。 そして、推論が終了すると、表示装置９によって第１５
図に示すようにシミュレーション結果を表示する（Ｓ３
４）、この場合、Ｘ軸には可変前件部が表示され、Ｙ軸
に後件部が表示される。この結果から、メンバーシップ
関数が正しいか否かを検証することが可能になる。 次に、外部のコンピュータ（この例ではプロセスコンピ
ュータ１３）とのデータ交換について説明する。 このように外部のコンピュータとの伝送（＝通信）を行
えるようにすることにより、実機側から実際のデータを
入力することかでき、各種の修正か可能になる。また、
設定したメンバーシップ関数を実機側へ伝送し、そのメ
ンバーシップ関数か正しいか否かを実際のデータを用い
て検証することが可能になる。 ここでは、次の内容のデータ送受機能を備えている。 （ａ）ルール及びメンバーシップ関数の送受信要求。 （ｂ）ルール及びメンバーシップ関数の送受信（ｃ）ル
ール及びメンバーシップ関数の切替え指示。 （ｄ）プロセスデータの送信要求。 （ｅ）プロセスデータの受信。 また、シミュレータとプロセスコンピュータ１３との間
の伝送形態は、具体的に次のようになる。 （イ）シミュレータからプロセスコンピュータ１３に対
しルール及びメンバーシップ関数の送信要求を行う。 （ロ）プロセスコンピュータ１３からプロセスコンピュ
ータ１３ヘルール及びメンバーシップ関数を送出する。 （ハ）プロセスコンピュータ１３から受信したルール及
びメンバーシップ関数をシミュレータ側で修正する。修
正後、オンライン紅テストを実施する。 （ニ）シミュレータからプロセスコンピュータ１３ヘテ
スト対象のプロセスデータの送信要求を行う。 （ホ）シミュレータからテスト対象のプロセスデータな
受信後、修正ルール及びメンバーシップ関数を使用して
推論を行う（推論及び推論結果、解析データの表示／印
字）。 （へ）テスト完了後、シミュレータからプロセスコンピ
ュータ１３へ修正ルール及びメンバーシップ関数を送出
する。 （ト）シミュレータから修正ルール及びメンバーシップ
関数の切り替えの指示を、プロセスコンピュータ１３へ
送信要求する。 プロセスコンピュータ１３では、要求の受付後、実機側
推論実行処理を一時停止させる（ステータス管理）。そ
の後、受信ファジィルール及びメンバーシップを切替え
、再び推論実行処理の開始指示を行う。 なお、上記の実施例においては、メンバーシップ関数を
三角形の場合について説明したが、制御対象あるいは条
件の取り方によっては目標付近での動作が敏感になる場
合がある。このような場合には、台形にすることにより
解決される。このような修正は、ファジィ方式では現場
のオペレータによって容易に行うことが可能である。こ
の点はテシタル方式では考えられないところである。 また、上記実施例では、シミュレーション処理をＲＡＳ
ＩＣにより行うものとしたが、これに限らず他の言語、
例えば、ＬＩＳＰ（リスプ：　Ｌｉ５ｔＰｒｏｃｅｓｓ
ｏｒ　）　、　ＰＲＯＬＯＧ　（プロローグ：　Ｐｒｏ
−ｇｒａｍｍｉｎｇ　ｉｎ　ｌｏｇｉｃ　）などを用い
ることも可能である。しかし、汎用言語を用いることに
より、移植性及びエンドユーザての利用度の面て望まし
い。 ［発明の効果］ 以上より明らかなように、本発明によれば、メンバーシ
ップ関数及び制御則の設定、表示、推論処理及びシミュ
レーションなどの実行の選択を行うための選択項目を初
期メニューとしてディスプレイに表示するメニュー表示
手段と、前記メンバーシップ関数及び制御則の設定処理
を対話形式て実行するメンバーシップ関数・制御則作成
手段と、該手段によって設定されたメンバーシップ関数
及び制御則に基づいてファジィ推論を行う推論手段と、
該推論手段の結果に基づいてシミュレーションを行いそ
の結果を表示するシミュレーション手段と、外部の装置
とのファジィルール及びメンバーシップ関数の授受を行
う通信手段とを設けるようにしたのて、次のような効果
を得ることができる。 （１）対話形式としたことにより、エンドユーザでの利
用が容易になり、修正なども簡単に行えるようになった
。また、エンドユーザオープンか可能であるのて、操業
変化などに対して直ちにメンテナンスの対応かとれるよ
うになった。 （２）通信手段を備えたことにより、実操業データを簡
単かつ自動的に収集できるようになり、作業性が飛躍的
に向上した。また、ファジィルール及びメンバーシップ
関数の調整後、これを外部装置側へ送信することにより
、実機による確認がてきるようになった。 （３）実機側からファジィルール及びメンバーシップ関
数がオンラインで受けられるので、シミュレーション精
度の向上が可能になった。 （４）ネットワークに接続することにより、複数の外部
装置のシミュレーションテストを行うことができる。 （５）複数のファジィ変数がある場合、一方のファジィ
変数のメンバーシップ関数を固定にし、他方のファジィ
変数のメンバーシップ関数を成る範囲内で動かし、推論
結果のシミュレーションが可能になるため、メンバーシ
ップ関数の調整か容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるファジィシミュレータの一実施例
を示すブロック図、第２図は本発明のシミュレーション
処理の一例を示すフローチャート、第３図は第２図の処
理のステップ２４以降の処理を示すフローチャート、第
４図は初期メニューの表示画面図、第５図はメンバーシ
ップ関数及び制御則の設定時に表示されるメニューの表
示画面図、第６図はメンバーシップ関数及び制御則の表
示メニューを選択したときの表示画面図、第７図はメン
バーシップ間数設定時に表示されるスケール画面図、第
８図はファジィ変数の設定を示す説明図、第９図は複数
のメンバーシップ関数の設定を示す説明図、第１０図は
２つのメンバーシップ関数から他のメンバーシップ関数
を導くためのマトリックスを示す説明図、第１１図は本
発明の推論処理時の表示内容を示す画面図、第１２図は
ファジィ推論の原理を示す説明図、第１３図は第１２図
の推論によって得られたファジィ出力を示す説明図、第
１４図は本発明のシミュレーション処理時の表示画面図
、第１５図は本発明によるシミュレーション結果の表示
（＝プリント出力）キーボード キーボードインターフェース バス　　４　：　ＣＰＵ ＲＯＭ　　６：ＲＡＭ ハードディスク装置 磁気記憶装置 表示装置 プリンタインターフェース プリンタ シリアルインターフェース プロセスコンピュータ を示す画面図である。 図　中。 ｌ　： ２： ３： ５ニ ア： ８： ９： ｌＯ： １１： １２： １３：

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　メンバーシップ関数及び制御則の設定、表示、推論処
   理及びシミュレーションなどの実行の選択を行うための
   選択項目を初期メニューとしてディスプレイに表示する
   メニュー表示手段と、前記メンバーシップ関数及び制御
   則の設定処理を対話形式で実行するメンバーシップ関数
   ・制御則作成手段と、該手段によって設定されたメンバ
   ーシップ関数及び制御則に基づいてファジィ推論を行う
   推論手段と、該推論手段の結果に基づいてシミュレーシ
   ョンを行いその結果を表示するシミュレーション手段と
   、外部の装置とのファジィルール及びメンバーシップ関
   数の授受を行う通信手段とを具備することを特徴とする
   ファジィシミュレータ。