JPH05181986A - Non-fuzzy device - Google Patents
Non-fuzzy deviceInfo
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- JPH05181986A JPH05181986A JP35988591A JP35988591A JPH05181986A JP H05181986 A JPH05181986 A JP H05181986A JP 35988591 A JP35988591 A JP 35988591A JP 35988591 A JP35988591 A JP 35988591A JP H05181986 A JPH05181986 A JP H05181986A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、制御、パターン認識、
意思決定など、あいまいな情報、知識をベースにしたフ
ァジィ推論をハードウエアとして実現するための非ファ
ジィ化装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to control, pattern recognition,
The present invention relates to a defuzzification device for realizing fuzzy reasoning based on ambiguous information and knowledge such as decision making as hardware.
【0002】[0002]
【従来の技術】ファジィ推論の基本は、 ・推論ルールを「もし〜なら〜である」という形の、い
わゆる「if thenルール」で記述する。ここで、
「もし〜」の部分を前件部、「〜である」の部分を後件
部と呼ぶ。2. Description of the Related Art The basics of fuzzy inference are as follows: The inference rule is described as a so-called "if then rule" in the form of "if ... if ...". here,
The "if-" part is called the antecedent part, and the "-is" part is called the consequent part.
【0003】・上記「〜」の部分をファジィ集合として
メンバーシップ関数で表現する。The above "-" part is expressed by a membership function as a fuzzy set.
【0004】ことである。このような方法を採用するこ
とにより、あいまいな知識や情報を数値的に取り扱うこ
とを可能にしている。That is. By adopting such a method, ambiguous knowledge and information can be treated numerically.
【0005】ファジィ推論のアルゴリズムは次の4つの
プロセスに分けられる。The fuzzy reasoning algorithm is divided into the following four processes.
【0006】 与えられた入力と各推論ルールの前件
部との適合度を求める。The degree of matching between a given input and the antecedent part of each inference rule is obtained.
【0007】 求められた適合度に応じて後件部から
各推論ルール毎の推論結果を求める。 複数の推論結果を統合する。An inference result for each inference rule is obtained from the consequent part in accordance with the obtained conformity. Integrate multiple inference results.
【0008】 統合された推論結果から確定出力値を
求め、最終出力とする。この確定出力値を求めることは
非ファジィ化と呼ばれる。A finalized output value is obtained from the integrated inference result and is used as the final output. Obtaining this definite output value is called defuzzification.
【0009】,,の具体的演算としては、最小値
演算、最大値演算や、代数積演算、代数和演算など種々
の方法が提案されている。しかし、いずれの方法でも
の非ファジィ化手段としては、後件部の台集合上に表現
された推論結果の重心値により確定出力値を求める、重
心法と呼ばれる方法が一般的である。As specific operations of the ,,, various methods such as minimum value operation, maximum value operation, algebraic product operation, algebraic sum operation, etc. have been proposed. However, as a defuzzification means in any of the methods, a method called a barycentric method is generally used, in which a definite output value is obtained from the barycentric value of the inference result expressed on the base set of the consequent part.
【0010】図7に、実際よく用いられる最小−最大−
重心法によるファジィ推論アルゴリズムの概念を示す。
この方法では、プロセスの演算方法として最小値演算
を、プロセスの演算方法として最大値演算を採用して
いる。さらに、プロセスの非ファジィ化手段として、
前述の重心法を用い、確定出力を算出している。FIG. 7 shows the minimum-maximum-often used in practice.
The concept of fuzzy inference algorithm by the center of gravity method is shown.
In this method, the minimum value calculation is adopted as the process calculation method, and the maximum value calculation is adopted as the process calculation method. Furthermore, as a means to defuzzify the process,
The above-mentioned centroid method is used to calculate the definite output.
【0011】重心値算出の具体的演算は次式で表され
る。A specific calculation for calculating the center of gravity value is expressed by the following equation.
【0012】[0012]
【数1】 (1)式中kは図8に示すように、後件部台集合の分割
数、iは分割された各番地を表す。μi は番地iの推論
結果を表すグレード、wi は横軸方向i番地の位置を表
す重み付け係数である。[Equation 1] In formula (1), k represents the number of divisions of the consequent copy set, and i represents each divided address, as shown in FIG. μ i is a grade showing the inference result of the address i, and w i is a weighting coefficient showing the position of the address i in the horizontal axis direction.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】非ファジィ化の手段と
しての重心法の特徴として、図3に示すように、推論結
果のグレードが変わっても重心値が変わらない場合が存
在する。すなわち図3aのように推論結果のグレードが
大きな場合と図3b,cのようにグレードが小さい場合
も、0でない限りはそれぞれの重心値は同じである。こ
れにより、次のような問題が指摘される。As a characteristic of the centroid method as a means of defuzzification, there is a case where the centroid value does not change even if the grade of the inference result changes, as shown in FIG. That is, the centroid value is the same as in FIG. 3a when the inference result has a large grade and when the inference result has a small grade as in FIGS. As a result, the following problems are pointed out.
【0014】 ハードウエアとして実現した場合、推
論結果にわずかなノイズや誤差が存在しただけで、異常
な確定出力値を出力する。たとえば、図4aのように本
来推論結果のグレードが何もなくてもノイズによる重心
値が出力される。When implemented as hardware, an abnormal definite output value is output even if there is a slight noise or error in the inference result. For example, as shown in FIG. 4a, the centroid value due to noise is output even if there is originally no grade of the inference result.
【0015】 従来の方法では、入力がどの推論ルー
ルにも全く適合しない場合、推論結果のグレードは0で
ある。このとき、(1)式の分子、分母が0になり、重
心は計算できないため、ハードウエアとして実現した場
合、入力がどの推論ルールにも適合しなければ異常な値
が出力される。In the conventional method, the grade of the inference result is 0 if the input does not match any inference rule at all. At this time, the numerator and denominator of the equation (1) become 0, and the center of gravity cannot be calculated. Therefore, when implemented as hardware, an abnormal value is output unless the input conforms to any inference rule.
【0016】そこで本発明が解決すべき課題は、ファジ
ィ推論をハードウエアとして実現する場合に、次のよう
な非ファジィ化ハードウエアを提供することである。Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide the following defuzzification hardware when implementing fuzzy inference as hardware.
【0017】 推論結果のグレードに生じるノイズや
誤差によって発生する確定出力の異常を改善する。Anomalies in the deterministic output caused by noise and errors that occur in the grade of the inference result are improved.
【0018】 入力値がどの推論ルールにも全く適合
しない場合に発生する確定出力の異常を防止する。It is possible to prevent an abnormality in the deterministic output that occurs when the input value does not match any inference rule at all.
【0019】 推論結果のグレードの大きさに応じて
確定出力を算出する。The definite output is calculated according to the grade size of the inference result.
【0020】[0020]
【課題を解決するための手段】本発明の非ファジィ化装
置は、前記課題を解決するため、ファジィ推論の後件部
がファジィ集合で表されるファジィ推論装置の非ファジ
ィ化装置において、各推論出力グレードに任意の大きさ
のバイアス値を印加する手段と、バイアス値印加後の各
推論出力グレードの重心値を算出する手段とを備えたこ
とを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, the defuzzification apparatus of the present invention is such that, in the defuzzification apparatus of the fuzzy reasoning apparatus, the consequent part of the fuzzy reasoning is represented by a fuzzy set. It is characterized by comprising means for applying a bias value of an arbitrary magnitude to the output grade and means for calculating the centroid value of each inferred output grade after the bias value is applied.
【0021】[0021]
【作用】推論結果のグレードにバイアス値を印加し、そ
の重心値を算出して確定出力値とすることで、図4bの
ように確定出力値(重心値)に対するノイズや誤差の影
響が小さくなる。また図5のように推論結果のグレード
が0の場合でも、印加されたバイアス値により重心値が
適当な値に制御される。さらに図6のように推論グレー
ドの大きさに応じた確定出力値を算出できる。前記のバ
イアス値の大きさや形状は目的に応じて自由に調整が可
能である。By applying a bias value to the grade of the inference result and calculating the center-of-gravity value to obtain the final output value, the influence of noise or error on the final-output value (center-of-gravity value) is reduced as shown in FIG. 4b. .. Even when the inference result grade is 0 as shown in FIG. 5, the center of gravity value is controlled to an appropriate value by the applied bias value. Further, as shown in FIG. 6, a definite output value according to the size of the inference grade can be calculated. The magnitude and shape of the bias value can be freely adjusted according to the purpose.
【0022】[0022]
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。EXAMPLES The present invention will be specifically described below based on examples.
【0023】図1は本発明をハードウエア化した場合の
一例を示すブロック図である。本実施例では、推論方法
として、いわゆる最小値演算−最大値演算−重心法を採
用している。図を参照しながら説明すると、n個の推論
ルールそれぞれについて、まず適合度演算器1により入
力と前件部との適合度が求められる。次に、最小値演算
器2により求められた適合度と後件部との最小値演算が
行われ、各推論ルール毎に推論結果が求められる。FIG. 1 is a block diagram showing an example in which the present invention is implemented as hardware. In this embodiment, the so-called minimum value calculation-maximum value calculation-centroid method is adopted as the inference method. Explaining with reference to the drawing, first, the conformity calculator 1 calculates the conformance between the input and the antecedent part for each of the n inference rules. Next, the minimum value is calculated between the conformity determined by the minimum value calculator 2 and the consequent part, and the inference result is obtained for each inference rule.
【0024】それぞれの推論結果は、後件部台集合の分
割数kと等しい入力端子を有する最大値演算器3に入力
され統合される。統合された推論結果は非ファジィ化ハ
ードウエア9に入力される。The respective inference results are input to the maximum value calculator 3 having an input terminal equal to the number k of divisions of the consequent copy set and integrated. The integrated inference result is input to the defuzzification hardware 9.
【0025】まず、バイアス印加器5によりバイアス値
が加算される。印加されるバイアス値は、バイアス発生
器4により、目的に応じた大きさ、形状のものが設定で
きる。なお、バイアス値は負値であってもよい。バイア
ス値が印加された推論結果は、加重加算器6と単純加算
器7に入力され、その出力がさらに除算器8に入力さ
れ、出力として重心値が算出される。この重心値が最終
的な確定出力となるが、この値は次の(2)式で表現さ
れる。First, the bias value is added by the bias applying unit 5. The applied bias value can be set to have a size and shape according to the purpose by the bias generator 4. The bias value may be a negative value. The inference result to which the bias value is applied is input to the weighted adder 6 and the simple adder 7, the output thereof is further input to the divider 8, and the centroid value is calculated as the output. This value of the center of gravity becomes the final definite output, and this value is expressed by the following equation (2).
【0026】[0026]
【数2】 ここでΔμi は後件部台集合のi番地に印加されたバイ
アス値を表す。[Equation 2] Here, Δμ i represents the bias value applied to the address i of the consequent unit set.
【0027】図2には本実施例による推論アルゴリズム
の概念を示している。FIG. 2 shows the concept of the inference algorithm according to this embodiment.
【0028】本実施例によると、仮にΔμi として定数
を用いれば図6のように重心値を後件部の中央に引き寄
せる働きが生じる。推論結果のグレードの大きさが小さ
いほど、この働きは強くなる。したがって、推論結果の
グレードが小さく、ノイズや誤差の影響が否定できない
ような場合は、重心値は後件部中央付近に位置すること
になる。According to the present embodiment, if a constant is used as Δμ i , a function of pulling the center of gravity value to the center of the consequent part occurs as shown in FIG. The smaller the size of the inference result grade, the stronger the effect. Therefore, when the grade of the inference result is small and the influence of noise and error cannot be denied, the center of gravity value is located near the center of the consequent part.
【0029】ファジィ推論の典型的応用例であるファジ
ィ制御、とくに速度型ファジィ制御においては、後件部
の中央は制御量0、つまり現状態を維持することを意味
しており、本発明を用いることでノイズや誤差による誤
った制御を改善することができる。In fuzzy control, which is a typical application example of fuzzy reasoning, in particular velocity type fuzzy control, the central part of the consequent part means that the control amount is 0, that is, the present state is maintained, and the present invention is used. This can improve erroneous control due to noise and errors.
【0030】また、図5に示すように、入力がどの推論
ルールにも全く適合しない場合でも、(2)式の分子、
分母はともに0にはならず、除算器8からの異常な出力
は発生しない。また、このときの出力は後件部の中央と
なるため、前記ファジィ制御の例では制御量0となる。
このことは、適合する推論ルールが存在しないときは、
何も制御をしないということで、人間の自然な判断と一
致する。Further, as shown in FIG. 5, even when the input does not match any inference rule at all, the numerator of the equation (2),
Both denominators do not become 0, and no abnormal output from the divider 8 occurs. Further, since the output at this time is in the center of the consequent part, the control amount is 0 in the example of the fuzzy control.
This means that when there is no matching inference rule,
By not controlling anything, it is in line with human natural judgment.
【0031】また、Δμi を定数ではなく様々な大き
さ、形状に設定すれば、後件部の中央だけでなく、適当
な位置に、推論結果のグレードに応じて重心値を引き寄
せる効果を生じさせることができる。Further, if Δμ i is set to various sizes and shapes instead of a constant, the effect of attracting the center of gravity value not only at the center of the consequent part but also at an appropriate position according to the grade of the inference result is produced. Can be made
【0032】なお、本実施例中、バイアス印加器5の具
体的演算方法としては、代数和による加算以外にも、た
とえば最大値演算で行うこともできる。非ファジィ以前
の推論演算では、最小値演算器2を代数積演算器に、最
大値演算器3を代数和演算器に置き換えてもよい。In the present embodiment, as a concrete calculation method of the bias applying unit 5, for example, maximum value calculation can be performed in addition to addition by the algebraic sum. In the inference operation before non-fuzzy, the minimum value calculator 2 may be replaced with an algebraic product calculator and the maximum value calculator 3 may be replaced with an algebraic sum calculator.
【0033】[0033]
【発明の効果】上述したように、本発明によれば下記の
効果を奏する。As described above, the present invention has the following effects.
【0034】 ファジィ推論をハードウエア化した場
合に、推論結果のグレードに生じるノイズや誤差によっ
て発生する確定出力の異常を改善することができる。When the fuzzy inference is implemented as hardware, it is possible to improve the abnormality of the deterministic output caused by the noise or the error generated in the grade of the inference result.
【0035】 入力値がどの推論ルールにも全く適合
しない場合に発生する確定出力の異常を防止することが
できる。It is possible to prevent an abnormality in the deterministic output that occurs when the input value does not match any inference rule at all.
【0036】 推論結果のグレードの大きさに応じて
確定出力を算出することができる。The definite output can be calculated according to the grade size of the inference result.
【0037】 ノイズや誤差に対するマージンが大き
くなることから、ハードウエアの開発が容易となり、ひ
いては低コストのものが実現できる。Since the margin for noise and error becomes large, the hardware can be easily developed and eventually a low cost product can be realized.
【0038】 前置の推論演算ブロックの推論結果の
出力精度が変わっても、バイアス値の大きさや形状を調
整することにより対応でき、一種類の非ファジィ化ハー
ドウエアを様々な用途に使用できる。Even if the output precision of the inference result of the inference operation block in the front is changed, it can be dealt with by adjusting the size and shape of the bias value, and one kind of defuzzification hardware can be used for various purposes.
【図1】 本発明の実施例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
【図2】 本発明の実施例による推論アルゴリズムの概
念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram of an inference algorithm according to an embodiment of the present invention.
【図3】 推論結果のグレードによる重心値の説明図で
ある。FIG. 3 is an explanatory diagram of a centroid value according to a grade of an inference result.
【図4】 ノイズによる異常出力と本発明による効果を
示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an abnormal output due to noise and an effect of the present invention.
【図5】 入力が推論ルールに適合しない場合のバイア
ス値印加の効果を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing an effect of applying a bias value when an input does not conform to an inference rule.
【図6】 バイアス値を印加した場合の推論結果のグレ
ードによる重心値の変化を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a change in the center of gravity value depending on the grade of the inference result when a bias value is applied.
【図7】 最小値演算−最大値演算−重心法によるファ
ジィ推論の概念図である。FIG. 7 is a conceptual diagram of fuzzy inference based on minimum value calculation-maximum value calculation-centroid method.
【図8】 統合された推論結果の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of an integrated inference result.
1 適合度演算器、2 最小値演算器、3 最大値演算
器、4 バイアス発生器、5 バイアス印加器、6 加
重加算器、7 単純加算器、8 除算器、9 非ファジ
ィ化ハードウエア1 fitness calculator, 2 minimum value calculator, 3 maximum value calculator, 4 bias generator, 5 bias applier, 6 weighted adder, 7 simple adder, 8 divider, 9 defuzzification hardware
Claims (1)
表されるファジィ推論装置の非ファジィ化装置におい
て、各推論出力グレードに任意の大きさのバイアス値を
印加する手段と、バイアス値印加後の各推論出力グレー
ドの重心値を算出する手段とを備えたことを特徴とする
非ファジィ化装置。1. In a defuzzification device of a fuzzy inference device in which a consequent part of fuzzy inference is represented by a fuzzy set, means for applying a bias value of an arbitrary magnitude to each inference output grade, and after applying the bias value. And a means for calculating the barycentric value of each inference output grade.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35988591A JPH05181986A (en) | 1991-12-28 | 1991-12-28 | Non-fuzzy device |
US08/366,409 US5446827A (en) | 1991-12-27 | 1994-12-29 | Bias impression for defuzzifying apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35988591A JPH05181986A (en) | 1991-12-28 | 1991-12-28 | Non-fuzzy device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05181986A true JPH05181986A (en) | 1993-07-23 |
Family
ID=18466798
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP35988591A Pending JPH05181986A (en) | 1991-12-27 | 1991-12-28 | Non-fuzzy device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05181986A (en) |
-
1991
- 1991-12-28 JP JP35988591A patent/JPH05181986A/en active Pending
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