JPH05298109A - Fuzzy inference system - Google Patents

Fuzzy inference system

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JPH05298109A
JPH05298109A JP10266692A JP10266692A JPH05298109A JP H05298109 A JPH05298109 A JP H05298109A JP 10266692 A JP10266692 A JP 10266692A JP 10266692 A JP10266692 A JP 10266692A JP H05298109 A JPH05298109 A JP H05298109A
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JP
Japan
Prior art keywords
fuzzy
entropy
fuzzy set
output
grade
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP10266692A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akio Shimizu
昭雄 清水
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Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To have the ambiguity of input environments reflected in a conclusion and to easily expansion/integration an inference system under the environment requiring temporary setting in the case of performing information processing based on fuzzy inference. CONSTITUTION:In the case of calculating one output based on a lot of fuzzy rules, alpha entropy scale is calculated by a fuzzy entropy function corresponding to each grade decided by an input value, respective conclusion part fuzzy sets due to the fuzzy inference based on the respective fuzzy rules are calculated and integrated by performing the alpha-cut of consequent parts corresponding to this alpha entropy scale, and the integrated output fuzzy set is made non-fuzzy. On the other hand, alphai is selected based on the maximum value of fuzzy entropy corresponding to the respective grades, and the alpha-cut of the consequent parts can be performed based on this grade alphai as well.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はプラント、その他の大型
装置の制御、又は文字や図形の識別等の情報処理に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to information processing such as control of plants and other large-scale equipment, or identification of characters and figures.

【0002】[0002]

【従来の技術】今日、エキスパートシステムと称するフ
ァジイ推論に基く種々の情報処理が行なわれる様になっ
ている。このファジイ推論により例えばプロセス制御を
行なうには、制御対象となる装置の状態である現在の制
御量が目標値に対して有する偏差や該偏差の変化量等を
ファジイ集合として前件部メンバーシップ関数を定め、
且つ、操作量のファジイ集合を規定する後件部メンバー
シップ関数を定め、観測値(測定値)を前件部メンバー
シップ関数に対応させることにより測定値のグレードを
求め、このグレードの値により後件部メンバーシップ関
数をα−カットする様にファジイ推論を行ない、更にα
−カットした後件部ファジイ集合の重心を算出する等に
より非ファジイ化演算を行なって操作量を算出し、制御
対象となる装置の運転状態を理想状態に近づける様に制
御している。
2. Description of the Related Art Today, various information processing based on fuzzy inference called an expert system is performed. For example, in order to perform process control by this fuzzy inference, the antecedent membership function is defined as a fuzzy set of the deviation of the current controlled variable, which is the state of the controlled device, from the target value, and the variation of the deviation. ,
Moreover, the consequent part membership function that defines the fuzzy set of the manipulated variables is defined, and the observed value (measured value) is associated with the antecedent part membership function to obtain the grade of the measured value. Fuzzy inference is performed so that the membership function of the subject part is α-cut.
-The fuzzy set is calculated by performing the defuzzification operation by calculating the center of gravity of the consequent part fuzzy set, and the operation state of the device to be controlled is controlled so as to approximate the ideal state.

【0003】又、このファジイ推論による制御や判断を
より一層適確に行なう為に、推論装置による制御の即応
性を改良すること(例えば特開昭63ー113.733号)や、測
定値に含まれるノイズの除去(例えば特開平1ー119.803
号)が試みられている。大型装置における制御や情報処
理の為の演算の一部についてファジイ推論を行なうこと
は既に多くの分野で行なわれているも、プラント等の制
御や複雑な情報処理に際しては制御ルールが多くなり、
多数のルールを重ね合せる必要性が生じることになる。
Further, in order to perform the control and judgment by the fuzzy inference more accurately, the responsiveness of the control by the inference device is improved (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-113.733) and the measurement value is included. Noise removal (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 119.803
No.) is being tried. Although fuzzy inference is already performed in many fields for some of the operations for control and information processing in large-scale devices, there are many control rules for controlling plants and complicated information processing.
There will be a need to overlay many rules.

【0004】しかし、ファジイ推論に基いて多数のルー
ルを重ね合せて推論を行なうと、予想外の推論結果が算
出され、適確な制御や判断結果を得ることが困難となる
欠点が有った。この為、本件出願人は、各ファジイルー
ルに基づいて各々の結論部ファジイ集合を求め、各結論
部ファジイ集合を結合して出力ファジイ集合とし、この
出力ファジイ集合を非ファジイ化演算するに際してファ
ジイエントロピーを用いる推論方式を提案した(特開平
4−80826号)。
However, when a large number of rules are superposed on the basis of fuzzy inference and inference is performed, an unexpected inference result is calculated, which makes it difficult to obtain appropriate control and judgment results. .. Therefore, the applicant of the present application obtains each conclusion part fuzzy set based on each fuzzy rule, combines each conclusion part fuzzy set into an output fuzzy set, and when performing the defuzzification operation on this output fuzzy set, the fuzzy entropy Has proposed an inference method using (JP-A-4-80826).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記結論部ファジイ集
合を求めた後に出力ファジイ集合を形成し、この出力フ
ァジイ集合を非ファジイ化するに際してファジイエント
ロピーを用いる推論方式は、仮設設定が必要な環境での
推論を展開するには有用であるも、入力環境における曖
昧さを結論部に反映させるには不充分な場合が生じるこ
とが有った。
The inference method that uses the fuzzy entropy to form the output fuzzy set after the conclusion part fuzzy set is obtained and to defuzzify the output fuzzy set in an environment that requires temporary setting. Although it is useful to develop the reasoning of, there were cases where it was not enough to reflect the ambiguity in the input environment in the conclusion part.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明はファジイ推論に
基いて各ファジイルールによる結論部ファジイ集合を算
出するに際し、各IF前件部ファジイ集合のグレードを
従来のMIN演算ではなく各グレードに対応するファジ
イエントロピー関数E(αi)を重み付けに用いてαエ
ントロピー尺度lをΣαi×E(αi)/ΣE(αi)
として算出し、このαエントロピー尺度lにより出力フ
ァジイ集合をα−カットすることにより各結論部ファジ
イ集合を求め、各結論部ファジイ集合を結合して出力フ
ァジイ集合を導き、出力ファジイ集合から従来の高さ
法、面積法、又は、重心法等に基いた非ファジイ化演算
を行なって出力値を求めることとする。
According to the present invention, when calculating a conclusion part fuzzy set by each fuzzy rule based on fuzzy inference, the grade of each IF antecedent part fuzzy set corresponds to each grade instead of the conventional MIN operation. The fuzzy entropy function E (αi) is used for weighting and the α entropy scale 1 is Σαi × E (αi) / ΣE (αi)
Then, each conclusion part fuzzy set is obtained by α-cutting the output fuzzy set by this α entropy scale l, and each conclusion part fuzzy set is combined to derive the output fuzzy set. The output value is obtained by performing a defuzzification operation based on the Sasa method, the area method, the center of gravity method, or the like.

【0007】又、ファジイ推論に基いて各ファジイルー
ルによる結論部ファジイ集合を算出するに際し、各IF
前件部ファジイ集合のグレードを従来のMIN演算では
なく各グレードαiに対応するファジイエントロピーの
最大値を指標としてαi(∃α)を算出し、このグレー
ドαiにより出力ファジイ集合をα−カットすることに
より各結論部ファジイ集合を求め、各結論部ファジイ集
合を結合して出力ファジイ集合を導き、出力ファジイ集
合から従来の高さ法、面積法、又は、重心法等に基いた
非ファジイ化演算を行なって出力値を求めることもあ
る。但し同じファジイエントロピーの場合は適合度の高
い方を選択する。
Further, in calculating the conclusion part fuzzy set by each fuzzy rule based on the fuzzy inference, each IF
The grade of the antecedent part fuzzy set is not the conventional MIN operation, but αi (∃α) is calculated using the maximum value of the fuzzy entropy corresponding to each grade αi as an index, and the output fuzzy set is α-cut by this grade αi. Each conclusion part fuzzy set is obtained by using, and each conclusion part fuzzy set is combined to derive the output fuzzy set, and the defuzzification operation based on the conventional height method, area method, or centroid method is performed from the output fuzzy set. It may be necessary to go and obtain the output value. However, if the fuzzy entropy is the same, select the one with higher fitness.

【0008】尚、出力ファジイ集合から非ファジイ化演
算を行うに際しては、ファジイエントロピー法に基いて
出力ファジイ集合を非ファジイ化することもある。
When performing the defuzzification operation from the output fuzzy set, the output fuzzy set may be defuzzified based on the fuzzy entropy method.

【0009】[0009]

【作 用】本発明は、各入力ファジイ集合のグレードに
対応するファジイエントロピー関数を重み付けに利用し
たαエントロピー尺度lにより出力ファジイ集合をα−
カットした後の出力ファジイ集合を非ファジイ化演算を
行なって出力値を求めるものである故、中間グレードレ
ベルに重きをおいた出力値を得ることができる。
[Operation] According to the present invention, the output fuzzy set is α− by the α entropy scale 1 using the fuzzy entropy function corresponding to the grade of each input fuzzy set for weighting.
Since the output value is obtained by performing the defuzzification operation on the output fuzzy set after cutting, it is possible to obtain the output value with emphasis on the intermediate grade level.

【0010】又、各入力ファジイ集合のグレードに対応
するファジイエントロピーの最大値を指標とする場合
は、中間グレードレベルを先ず重視しつつ、同じエント
ロピーを有するものが有る場合は適合度の高いものを優
先した出力値を得ることができる。
Further, when the maximum value of the fuzzy entropy corresponding to the grade of each input fuzzy set is used as an index, the intermediate grade level is first emphasized, and if there are those having the same entropy, the one having a high degree of conformity is selected. It is possible to obtain a priority output value.

【0011】[0011]

【実施例】本発明の第1実施例は、複数のファジイルー
ルに基いて一個の出力を導く方法であり、第1図のフロ
ーチャートに示す様に、ファジイエントロピー関数によ
る重み付けによるαエントロピー尺度lを算出し、この
αエントロピー尺度lを用いて後件部ファジイ集合をα
−カットして結論部ファジイ集合とし、この結論部ファ
ジイ集合を非ファジイ化演算することにより出力値ω0
を得るものであり、非ファジイ化演算に際して面積法又
は重心法による推論を行なって出力値δの算出を行なう
か、又は、ファジイエントロピーをパラメータとするフ
ァジイエントロピー法による推論によって出力値ω0の
算出をも行なうものである。
The first embodiment of the present invention is a method for deriving one output based on a plurality of fuzzy rules. As shown in the flowchart of FIG. 1, an α entropy scale 1 by weighting with a fuzzy entropy function is used. The fuzzy set of the consequent part is calculated using this α entropy scale l
-Cut out the conclusion part fuzzy set, and defuzzify the conclusion part fuzzy set to obtain the output value ω0.
In the defuzzification operation, the output value δ is calculated by inference by the area method or the barycentric method, or the output value ω0 is calculated by inference by the fuzzy entropy method with the fuzzy entropy as a parameter. Is also done.

【0012】このファジイエントロピー関数E(αi)
を重み付けに用いたαエントロピー尺度lは次式により
算出するものである。
This fuzzy entropy function E (αi)
The α entropy scale 1 used for weighting is calculated by the following equation.

【0013】[0013]

【数1】 [Equation 1]

【0014】又、ファジイエントロピー関数としての集
中化言語ヘッヂエントロピーは集中化言語ヘッヂポテン
シャルを
The centralized language headed entropy as a fuzzy entropy function is a centralized language headed potential.

【0015】[0015]

【数2】 [Equation 2]

【0016】とし、[0016]

【0017】[0017]

【数3】 [Equation 3]

【0018】におけるIn

【0019】[0019]

【数4】 [Equation 4]

【0020】をμ(x)の集中化言語ヘッヂNといいIs called a centralized language heading N of μ (x).

【0021】[0021]

【数5】 [Equation 5]

【0022】のOf

【0023】[0023]

【数6】 [Equation 6]

【0024】をμ(x)の集中化言語ヘッヂエントロピ
ーNといいメンバーシップ関数を
Is a centralized language of μ (x), which is called a headed entropy N, and a membership function is

【0025】[0025]

【数7】 [Equation 7]

【0026】として表す。又、拡大化言語ヘッヂポテン
シャルを
Represented as In addition, the expanded language head potential

【0027】[0027]

【数8】 [Equation 8]

【0028】とし、And

【0029】[0029]

【数9】 [Equation 9]

【0030】におけるIn

【0031】[0031]

【数10】 [Equation 10]

【0032】をμ(x)の拡大化言語ヘッヂNといいIs called an expanded language heading N of μ (x).

【0033】[0033]

【数11】 [Equation 11]

【0034】のOf

【0035】[0035]

【数12】 [Equation 12]

【0036】をμ(x)の拡大化言語ヘッヂエントロピ
ーNといいメンバーシップ関数は
The membership function is called the enlarging language headed entropy N of μ (x).

【0037】[0037]

【数13】 [Equation 13]

【0038】で表す。更に明暗強化言語ヘッヂポテンシ
ャルを
It is represented by Furthermore, the bright and dark enhanced language head potential

【0039】[0039]

【数14】 [Equation 14]

【0040】とし、And

【0041】[0041]

【数15】 [Equation 15]

【0042】におけるIn

【0043】[0043]

【数16】 [Equation 16]

【0044】をμ(x)の明暗強化言語ヘッヂエントロ
ピーNといいメンバーシップ関数は
The membership function of μ (x) is called the bright and dark enhanced language headed entropy N

【0045】[0045]

【数17】 [Equation 17]

【0046】で表す。そしてSugnoによるλ−補元
It is represented by And the λ-complement by Sugno

【0047】[0047]

【数18】 [Equation 18]

【0048】とすれば、必然性ヘッヂエントロピーをThen, the inevitable headline entropy

【0049】[0049]

【数19】 [Formula 19]

【0050】とすることができ、これを正規化してAnd normalize this

【0051】[0051]

【数20】 [Equation 20]

【0052】とし、又、可能性ヘッヂエントロピーをAnd the possibility headline entropy

【0053】[0053]

【数21】 [Equation 21]

【0054】とすることができ、これを正規化してAnd normalize this

【0055】[0055]

【数22】 [Equation 22]

【0056】とすれば、様相ヘッヂエントロピーによる
ファジイ集合の一表現として
Then, as an expression of the fuzzy set by the modal heading entropy,

【0057】[0057]

【数23】 [Equation 23]

【0058】又はOr

【0059】[0059]

【数24】 [Equation 24]

【0060】として表すことができ、様相ヘッヂエント
ロピーによる様相演算子の一表現として
Can be expressed as, and as a representation of the modal operator by modal headed entropy

【0061】[0061]

【数25】 [Equation 25]

【0062】又はOr

【0063】[0063]

【数26】 [Equation 26]

【0064】として表すことができる。尚、必然性演算
Can be expressed as Inevitability operator

【0065】[0065]

【外1】 [Outer 1]

【0066】可能性演算子Possibility operator

【0067】[0067]

【外2】 [Outside 2]

【0068】を用いた様相演算子Modal operator using

【0069】[0069]

【外3】 [Outside 3]

【0070】及びAnd

【0071】[0071]

【外4】 [Outside 4]

【0072】は、Is

【0073】[0073]

【数27】 [Equation 27]

【0074】及びAnd

【0075】[0075]

【数28】 [Equation 28]

【0076】として表される。この様なファジイエント
ロピー関数を重み付けに利用する本実施例は、一個の出
力を複数のファジイルールから導くために、先ず、各フ
ァジイルールによる推論を行なうものであって、このフ
ァジイ推論はヘッヂエントロピーを用いて前件部メンバ
ーシップ関数のグレードに対応するファジイエントロピ
ー関数Eからαエントロピー尺度lを算出し、αエント
ロピー尺度lにより後件部メンバーシップ関数のα−カ
ットを行なって結論部ファジイ集合を求めるものであ
り、例えば2入力1出力の場合は、第1の入力をξ、第
1のメンバーシップ関数μX、第2の入力をη、第2の
メンバーシップ関数μY、出力をω、結論部メンバーシ
ップ関数μAとすると、ファジイルールは、 IF ξ is X and η is Y THEN ω is
A となり、第1の入力ξの値がξ0、第2の入力ηの値が
η0のとき、合成ファジイ集合μA'(結論部ファジイ集
合A’)を求めるのにμX(ξ0)のファジイエントロピ
ー関数をE(μX(ξ0))、μY(η0)のファジイエン
トロピー関数をE(μY(η0))とすると、αエントロ
ピー尺度lは、
It is represented as In the present embodiment which uses such a fuzzy entropy function for weighting, in order to derive one output from a plurality of fuzzy rules, first, inference is performed by each fuzzy rule. Is used to calculate the α entropy scale 1 from the fuzzy entropy function E corresponding to the grade of the antecedent membership function, and the α-cut of the antecedent membership function is performed by the α entropy scale 1 to obtain the conclusion part fuzzy set. For example, in the case of two inputs and one output, ξ is the first input, μX is the first membership function, η is the second input, μY is the second membership function, ω is the output, and the conclusion part If the membership function is μA, the fuzzy rule is IF ξ is X and η is Y THEN ω is
A, the value of the first input ξ is ξ0, and the value of the second input η is η0, the fuzzy entropy function of μX (ξ0) is used to obtain the composite fuzzy set μA '(conclusion part fuzzy set A'). Is E (μX (ξ0)), and the fuzzy entropy function of μY (η0) is E (μY (η0)), the α entropy scale l is

【0077】[0077]

【数29】 [Equation 29]

【0078】で表され、合成ファジイ集合はIs represented by, and the synthetic fuzzy set is

【0079】[0079]

【数30】 [Equation 30]

【0080】となり、図2に示す様に、第1の入力値ξ
0のグレードを0.8とし、第2の入力値η0のグレード
を0.7とし、例えば次の表1に示す集中化言語ヘッヂ
エントロピーを用いると、E(μX(ξ0))は0.16
となり、E(μY(η0))は0.21となり、
Then, as shown in FIG. 2, the first input value ξ
If the grade of 0 is 0.8 and the grade of the second input value η0 is 0.7, and the centralized language headed entropy shown in the following Table 1 is used, E (μX (ξ0)) becomes 0. 16
And E (μY (η0)) becomes 0.21,

【0081】[0081]

【数31】 [Equation 31]

【0082】である故、0.74で後件部ファジイ集合
Bをα−カットして結論部ファジイ集合Aとするもので
ある。
Therefore, the consequent part fuzzy set B is α-cut at 0.74 to form the conclusion part fuzzy set A.

【0083】[0083]

【表1】 [Table 1]

【0084】尚、拡大化言語ヘッヂエントロピーを用い
る場合のエントロピー関数は次の表に示す通りであり、
The entropy function in the case of using the expanded language headed entropy is as shown in the following table.

【0085】[0085]

【表2】 [Table 2]

【0086】又、可能性ヘッヂエントロピーを用いる場
合を表3及び表4に示す。
Tables 3 and 4 show the case of using the possibility head entropy.

【0087】[0087]

【表3】 [Table 3]

【0088】[0088]

【表4】 [Table 4]

【0089】そして、n入力1出力のファジイルールも
同様に、 IF ξ1 is X1 and ξ2 is X2 and ξ3 is
X3 and ………… ξn is Xn THEN ω i
s A となり、αエントロピー尺度lは、
Similarly, for the n-input 1-output fuzzy rule, IF ξ1 is X1 and ξ2 is X2 and ξ3 is
X3 and ………… ξn is Xn THEN ω i
s A and the α entropy scale l is

【0090】[0090]

【数32】 [Equation 32]

【0091】となる。尚、αエントロピー尺度lにより
後件部メンバーシップ関数をカットして結論部ファジイ
集合Aを求める場合には、第3図に示す様に、αエント
ロピー尺度lにより後件部ファジイ集合Bを圧縮した結
論部ファジイ集合Aを求めることもあり、ファジイルー
ルがn個の場合には、先ずn個の結論部ファジイ集合A
1,A2,A3,………,An を各々求めることとする。
It becomes When the consequent part fuzzy set A is obtained by cutting the consequent part membership function by the α entropy scale l, the consequent part fuzzy set B is compressed by the α entropy measure l as shown in FIG. In some cases, the conclusion part fuzzy set A may be obtained. When the number of fuzzy rules is n, the conclusion part fuzzy set A is first calculated.
1, A2, A3, ..., An are to be obtained respectively.

【0092】又、本発明の他の実施例は、第4図のフロ
ーチャートに示す様に、MIN演算に用いるグレードを
ファジイエントロピーによる最大値を演算し、このエン
トロピーの最大値に対応するグレード(同一最大値を有
するものが複数ある場合は最大グレードのもの)を選択
して後件部ファジイ集合をα−カットして結論部ファジ
イ集合を求め、この結論部ファジイ集合を非ファジイ化
演算するに際して面積法又は重心法による推論を行なっ
て出力値δの算出を行なうか又はファジイエントロピー
をパラメータとするファジイエントロピー法による推論
も行なって出力値ω0の算出を行なうものである。
Further, in another embodiment of the present invention, as shown in the flow chart of FIG. 4, the grade used for MIN calculation calculates the maximum value by fuzzy entropy, and the grade corresponding to the maximum value of this entropy (identical If there is more than one that has the maximum value, select the one with the highest grade) to obtain the conclusion part fuzzy set by α-cutting the consequent part fuzzy set, and calculate the area when defuzzifying the conclusion part fuzzy set. Method is used to calculate the output value .delta., Or the fuzzy entropy method with the fuzzy entropy as a parameter is also used to calculate the output value .omega.0.

【0093】このファジイエントロピーによる最大値を
演算し、この最大値に対応するグレードの大きいものを
用いて出力ファジイ集合をα−カットするには、IF前
件部各グレードαiに対応するファジイエントロピーを
求めてαi(∃i)を選択し、グレードαを求めるもの
であり、このファジイエントロピーによるグレードαを
求めるには、集中化言語ヘッヂエントロピーによる場合
は例えば
The maximum value by this fuzzy entropy is calculated, and the output fuzzy set is α-cut using a large grade corresponding to this maximum value. In order to α-cut the fuzzy entropy corresponding to each grade αi of the IF antecedent part, Then, α i (∃ i) is selected and the grade α is obtained. To obtain the grade α by this fuzzy entropy, for example, in the case of the centralized language headed entropy,

【0094】[0094]

【数33】 [Expression 33]

【0095】を用い、更に拡大言語ヘッヂエントロピー
による場合は
And using extended language headed entropy

【0096】[0096]

【数34】 [Equation 34]

【0097】を用い、様相理論における可能性演算子に
よるファジイエントロピーによる場合は例えば
In the case of fuzzy entropy by the possibility operator in the modal theory,

【0098】[0098]

【数35】 [Equation 35]

【0099】を用いることにより、各入力部のファジイ
エントロピーを求めることができる。従って、2入力1
出力の場合は、第1の入力をa、第1のメンバーシップ
関数μX、第2の入力をb、第2のメンバーシップ関数
μY、出力をω、結論部メンバーシップ関数μBとする
と、ファジイルールは前記第1実施例と同様に、 IF a is X and b is Y THEN ω is
B となり、図5に示す様に、第1の入力aのグレードが
0.7、第2の入力bのグレードが0.6のとき、集中
化言語ヘッヂエントロピーとして
By using, the fuzzy entropy of each input section can be obtained. Therefore, 2 inputs 1
In the case of output, if the first input is a, the first membership function μX, the second input is b, the second membership function μY, the output is ω, and the conclusion part membership function μB, the fuzzy rule Is the same as in the first embodiment, IF a is X and b is Y THEN ω is
As shown in FIG. 5, when the grade of the first input a is 0.7 and the grade of the second input b is 0.6, the centralized language headed entropy is

【0100】[0100]

【数36】 [Equation 36]

【0101】を用いると、前記表1の第2欄に示す様
に、第1の入力aのグレードが0.7である故第1の入
力aのエントロピーd(0.7)は0.84となり、第
2の入力bのグレードが0.6である故第2の入力bの
エントロピーd(0.6)は0.96となり、ファジイ
エントロピーが大きい第2入力のグレードαiである
0.6により後件部メンバーシップ関数Bをα−カット
するものである。
Using, the entropy d (0.7) of the first input a is 0.84 because the grade of the first input a is 0.7, as shown in the second column of Table 1 above. Since the grade of the second input b is 0.6, the entropy d (0.6) of the second input b is 0.96, which is the grade αi of the second input having a large fuzzy entropy of 0.6. Is used to α-cut the consequent part membership function B.

【0102】尚、第2入力のグレードαiの値で後件部
メンバーシップ関数をα−カットするに際して後件部メ
ンバーシップ関数をグレードαiで圧縮することもあ
る。そして、第1実施例及び第2実施例により算出した
各結論部ファジイ集合を複数個算出した場合は、第6図
に示す様に結合して出力ファジイ集合とした後に非ファ
ジイ化演算を行なって出力値ω0を算出するものとし、
この出力値を求める演算は、出力ファジイ集合の面積中
心βの値δ1 を第1の出力値δとするか、又は、第7図
に示す様に出力ファジイ集合を構成する各結論部ファジ
イ集合の重心γ1,γ2 …を合成することにより出力値δ
0 を算出して第1の出力値δとする。
Incidentally, when the consequent part membership function is α-cut with the value of the grade αi of the second input, the consequent part membership function may be compressed by the grade αi. When a plurality of conclusion part fuzzy sets calculated according to the first and second embodiments are calculated, defuzzification operation is performed after combining them to form an output fuzzy set. The output value ω0 is calculated,
The calculation of this output value is performed by setting the value δ 1 of the area center β of the output fuzzy set as the first output value δ, or, as shown in FIG. 7, of each conclusion part fuzzy set which constitutes the output fuzzy set. The output value δ can be obtained by combining the centers of gravity γ1, γ2.
0 is calculated as the first output value δ.

【0103】又、他の演算例としては、出力ファジイ集
合の非ファジイ化に際してファジイエントロピー法によ
る場合が有る。このファジイエントロピー法は、n個の
各結論部ファジイ集合Aα(α=1, 2, ……n)の各メン
バーシップ関数がμAα(α=1, 2, ……n)のとき、ヤ
ンガーの定義による各結論部ファジイ集合のエントロピ
ーd(Aα)は、
As another example of calculation, there is a case where the fuzzy entropy method is used for defuzzifying the output fuzzy set. This fuzzy entropy method is defined by the Younger's definition when each membership function of each of the n fuzzy sets of conclusion part Aα (α = 1,2, ... n) is μAα (α = 1,2, ... n). The entropy d (Aα) of each conclusion part fuzzy set by

【0104】[0104]

【数37】 [Equation 37]

【0105】で表される故、各結論部ファジイ集合Aα
の各重心に対応した各代表点をωαとして
Since it is represented by, each conclusion part fuzzy set Aα
Let ωα be each representative point corresponding to each centroid of

【0106】[0106]

【数38】 [Equation 38]

【0107】により算出するものである。尚、μAαは
ファジイ集合Aαの補集合Aαのメンバーシップ関数を
表す。このファジイエントロピーをパラメータとする出
力値ω0 は、中間グレードレベルを考慮したものとな
り、測定事実が前件部ファジイ集合に適合するか否かが
曖昧であり、グレードの低い結論部ファジイ集合が発生
する場合に、該グレードの低い結論部ファジイ集合の重
みを増加させた出力値となり、各結論部ファジイ集合の
グレードが共に高い場合は面積法や重心法による第1の
出力値δと近似した値となるも、結論部ファジイ集合の
中にグレードが低いファジイ集合が含まれる場合には面
積法や重心法に比較して出力値の変動幅が小さく抑制さ
れることになる。
It is calculated by Note that μAα represents the membership function of the complementary set Aα of the fuzzy set Aα. The output value ω 0 with this fuzzy entropy as a parameter takes into account the intermediate grade level, and it is unclear whether or not the measurement fact conforms to the antecedent fuzzy set, and a fuzzy set of the conclusion part of low grade occurs. In this case, the output value is obtained by increasing the weight of the conclusion part fuzzy set having a low grade, and when the grades of the conclusion part fuzzy sets are both high, the output value approximates to the first output value δ by the area method or the center of gravity method. However, when the conclusion part fuzzy set includes a low-grade fuzzy set, the fluctuation range of the output value is suppressed to be smaller than that of the area method or the center of gravity method.

【0108】尚、ファジイエントロピーの定義は、ヤン
ガーの定義に限るものでなく、
The definition of fuzzy entropy is not limited to the definition of Younger.

【0109】[0109]

【数39】 [Formula 39]

【0110】との定義に基いて各入力部ファジイ集合、
各結論部ファジイ集合のエントロピーを求めることもで
きる。又、ファジイエントロピーをパラメータとして非
ファジイ化演算を行なうに際し、ファジイエントロピー
と共に結論部ファジイ集合の底辺の幅をも加味し、第8
図に示す様に出力ファジイ集合を構成する各結論部ファ
ジイ集合の底辺の幅をlαとして
Based on the definition of and, each input part fuzzy set,
It is also possible to find the entropy of each conclusion part fuzzy set. In addition, when performing the defuzzification operation with the fuzzy entropy as a parameter, the width of the bottom of the conclusion part fuzzy set is also taken into consideration together with the fuzzy entropy.
As shown in the figure, let the width of the bottom of each conclusion part fuzzy set that constitutes the output fuzzy set be lα.

【0111】[0111]

【数40】 [Formula 40]

【0112】により出力値ω0 を算出することもでき
る。
The output value ω 0 can also be calculated by

【0113】[0113]

【発明の効果】本発明に係るファジイ推論方式は、各フ
ァジイルールによるってファジイエントロピー関数E
(αi)によりαエントロピー尺度lを求め、このαエ
ントロピー尺度lにより後件部ファジイ集合をα−カッ
トして結論部ファジイ集合を求め、この結論部ファジイ
集合に基づいた非ファジイ化演算を行なう故、中間グレ
ードレベルに重きをおいた推論方式であって、試行錯誤
的なルールやメンバーシップ関数を与えざるを得ない環
境でのチューニングに適し、仮説設定が必要な環境での
推論方式の展開統合思考を容易とするものである。
The fuzzy inference method according to the present invention uses the fuzzy entropy function E according to each fuzzy rule.
(Αi) is used to obtain the α entropy scale 1, and the α entropy scale 1 is used to α-cut the consequent part fuzzy set to obtain the conclusion part fuzzy set, and the defuzzification operation based on the conclusion part fuzzy set is performed. , Inference method that emphasizes intermediate grade level, suitable for tuning in an environment where trial-and-error rules and membership functions must be given, and development and integration of an inference method in an environment that requires hypothesis setting It facilitates thinking.

【0114】又、各ファジイルールにより結論部ファジ
イ集合を求めるに際し、IF前件部ファジイ集合のグレ
ードに対応するファジイエントロピーの最大値によりグ
レードを選択して後件部メンバーシップ関数をα−カッ
トする場合は、中間グレードレベルに重きをおきつつグ
レードの高いものを優先する故、過去のグレード履歴と
比較してグレードの極端に高い又は低い入力に対して過
敏な反応を抑制し、ノイズによる極端な悪影響を避けた
ロバストな推論を行うことができる。
Further, when finding the conclusion part fuzzy set by each fuzzy rule, the grade is selected by the maximum value of the fuzzy entropy corresponding to the grade of the IF antecedent part fuzzy set, and the consequent part membership function is α-cut. In this case, since the higher grade is given priority while focusing on the intermediate grade level, the hypersensitivity reaction to extremely high or low grade input is suppressed compared to the past grade history, and the extreme level due to noise is suppressed. Robust reasoning that avoids adverse effects can be performed.

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

【図1】本発明の実施例を示すフローチャート図。FIG. 1 is a flowchart showing an embodiment of the present invention.

【図2】ファジイ推論を示す図。FIG. 2 is a diagram showing fuzzy inference.

【図3】ファジイ推論を示す図。FIG. 3 is a diagram showing fuzzy inference.

【図4】本発明に係る他の実施例を示すフローチャート
図。
FIG. 4 is a flowchart showing another embodiment according to the present invention.

【図5】ファジイ推論を示す図。FIG. 5 is a diagram showing fuzzy inference.

【図6】面積法による非ファジイ化を示す図。FIG. 6 is a diagram showing defuzzification by the area method.

【図7】重心法による非ファジイ化を示す図。FIG. 7 is a diagram showing defuzzification by the centroid method.

【図8】ファジイエントロピー法を示す図。FIG. 8 is a diagram showing a fuzzy entropy method.

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成4年9月7日[Submission date] September 7, 1992

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】発明の詳細な説明[Name of item to be amended] Detailed explanation of the invention

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はプラント、その他の大型
装置の制御、又は文字や図形の識別等の情報処理に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to information processing such as control of plants and other large-scale equipment, or identification of characters and figures.

【0002】[0002]

【従来の技術】今日、エキスパートシステムと称するフ
ァジイ推論に基く種々の情報処理が行なわれる様になっ
ている。このファジイ推論により例えばプロセス制御を
行なうには、制御対象となる装置の状態である現在の制
御量が目標値に対して有する偏差や該偏差の変化量等を
ファジイ集合として前件部メンバーシップ関数を定め、
且つ、操作量のファジイ集合を規定する後件部メンバー
シップ関数を定め、観測値(測定値)を前件部メンバー
シップ関数に対応させることにより測定値のグレードを
求め、このグレードの値により後件部メンバーシップ関
数をα−カットする様にファジイ推論を行ない、更にα
−カットした後件部ファジイ集合の重心を算出する等に
より非ファジイ化演算を行なって操作量を算出し、制御
対象となる装置の運転状態を理想状態に近づける様に制
御している。
2. Description of the Related Art Today, various information processing based on fuzzy inference called an expert system is performed. For example, in order to perform process control by this fuzzy inference, the antecedent membership function is defined as a fuzzy set of the deviation of the current controlled variable, which is the state of the controlled device, from the target value, and the variation of the deviation. ,
Moreover, the consequent part membership function that defines the fuzzy set of the manipulated variables is defined, and the observed value (measured value) is associated with the antecedent part membership function to obtain the grade of the measured value. Fuzzy inference is performed so that the membership function of the subject part is α-cut.
-The fuzzy set is calculated by performing the defuzzification operation by calculating the center of gravity of the consequent part fuzzy set, and the operation state of the device to be controlled is controlled so as to approximate the ideal state.

【0003】又、このファジイ推論による制御や判断を
より一層適確に行なう為に、推論装置による制御の即応
性を改良すること(例えば特開昭63ー113.733号)や、測
定値に含まれるノイズの除去(例えば特開平1ー119.803
号)が試みられている。大型装置における制御や情報処
理の為の演算の一部についてファジイ推論を行なうこと
は既に多くの分野で行なわれているも、プラント等の制
御や複雑な情報処理に際しては制御ルールが多くなり、
多数のルールを重ね合せる必要性が生じることになる。
Further, in order to perform the control and judgment by the fuzzy inference more accurately, the responsiveness of the control by the inference device is improved (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-113.733) and the measurement value is included. Noise removal (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 119.803
No.) is being tried. Although fuzzy inference is already performed in many fields for some of the operations for control and information processing in large-scale devices, there are many control rules for controlling plants and complicated information processing.
There will be a need to overlay many rules.

【0004】しかし、ファジイ推論に基いて多数のルー
ルを重ね合せて推論を行なうと、予想外の推論結果が算
出され、適確な制御や判断結果を得ることが困難となる
欠点が有った。この為、本件出願人は、各ファジイルー
ルに基づいて各々の結論部ファジイ集合を求め、各結論
部ファジイ集合を結合して出力ファジイ集合とし、この
出力ファジイ集合を非ファジイ化演算するに際してファ
ジイエントロピーを用いる推論方式を提案した(特開平
4−80826号)。
However, when a large number of rules are superposed on the basis of fuzzy inference and inference is performed, an unexpected inference result is calculated, which makes it difficult to obtain appropriate control and judgment results. . For this reason, the applicant of the present application obtains each conclusion part fuzzy set based on each fuzzy rule, combines each conclusion part fuzzy set into an output fuzzy set, and when performing the defuzzification operation on this output fuzzy set, the fuzzy entropy Has proposed an inference method using (JP-A-4-80826).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記結論部ファジイ集
合を求めた後に出力ファジイ集合を形成し、この出力フ
ァジイ集合を非ファジイ化するに際してファジイエント
ロピーを用いる推論方式は、仮設設定が必要な環境での
推論を展開するには有用であるも、入力環境における曖
昧さを結論部に反映させるには不充分な場合が生じるこ
とが有った。
The inference method that uses the fuzzy entropy to form the output fuzzy set after the conclusion part fuzzy set is obtained and to defuzzify the output fuzzy set in an environment that requires temporary setting. Although it is useful to develop the reasoning of, there were cases where it was not enough to reflect the ambiguity in the input environment in the conclusion part.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明はファジイ推論に
基いて各ファジイルールによる結論部ファジイ集合を算
出するに際し、各IF前件部ファジイ集合のグレードを
従来のMIN演算ではなく各グレードに対応するファジ
イエントロピー関数E(αi)を重み付けに用いてαエ
ントロピー尺度lをΣαi×E(αi)/ΣE(αi)
として算出し、このαエントロピー尺度lにより出力フ
ァジイ集合をα−カットすることにより各結論部ファジ
イ集合を求め、各結論部ファジイ集合を結合して出力フ
ァジイ集合を導き、出力ファジイ集合から従来の高さ
法、面積法、又は、重心法等に基いた非ファジイ化演算
を行なって出力値を求めることとする。
According to the present invention, when calculating a conclusion part fuzzy set by each fuzzy rule based on fuzzy inference, the grade of each IF antecedent part fuzzy set corresponds to each grade instead of the conventional MIN operation. The fuzzy entropy function E (αi) is used for weighting and the α entropy scale 1 is Σαi × E (αi) / ΣE (αi)
Then, each conclusion part fuzzy set is obtained by α-cutting the output fuzzy set by this α entropy scale l, and each conclusion part fuzzy set is combined to derive the output fuzzy set. The output value is obtained by performing a defuzzification operation based on the Sasa method, the area method, the center of gravity method, or the like.

【0007】又、ファジイ推論に基いて各ファジイルー
ルによる結論部ファジイ集合を算出するに際し、各IF
前件部ファジイ集合のグレードを従来のMIN演算では
なく各グレードαiに対応するファジイエントロピーの
最大値を指標としてαi(∃α)を算出し、このグレー
ドαiにより出力ファジイ集合をα−カットすることに
より各結論部ファジイ集合を求め、各結論部ファジイ集
合を結合して出力ファジイ集合を導き、出力ファジイ集
合から従来の高さ法、面積法、又は、重心法等に基いた
非ファジイ化演算を行なって出力値を求めることもあ
る。但し同じファジイエントロピーの場合は適合度の高
い方を選択する。
Further, in calculating the conclusion part fuzzy set by each fuzzy rule based on the fuzzy inference, each IF
The grade of the antecedent part fuzzy set is not the conventional MIN operation, but αi (∃α) is calculated using the maximum value of the fuzzy entropy corresponding to each grade αi as an index, and the output fuzzy set is α-cut by this grade αi. Each conclusion part fuzzy set is obtained by using, and each conclusion part fuzzy set is combined to derive the output fuzzy set, and the defuzzification operation based on the conventional height method, area method, or centroid method is performed from the output fuzzy set. It may be necessary to go and obtain the output value. However, if the fuzzy entropy is the same, select the one with higher fitness.

【0008】尚、出力ファジイ集合から非ファジイ化演
算を行うに際しては、ファジイエントロピー法に基いて
出力ファジイ集合を非ファジイ化することもある。
When performing the defuzzification operation from the output fuzzy set, the output fuzzy set may be defuzzified based on the fuzzy entropy method.

【0009】[0009]

【作 用】本発明は、各入力ファジイ集合のグレードに
対応するファジイエントロピー関数を重み付けに利用し
たαエントロピー尺度lにより出力ファジイ集合をα−
カットした後の出力ファジイ集合を非ファジイ化演算を
行なって出力値を求めるものである故、中間グレードレ
ベルに重きをおいた出力値を得ることができる。
[Operation] According to the present invention, the output fuzzy set is α− by the α entropy scale 1 using the fuzzy entropy function corresponding to the grade of each input fuzzy set for weighting.
Since the output value is obtained by performing the defuzzification operation on the output fuzzy set after cutting, it is possible to obtain the output value with emphasis on the intermediate grade level.

【0010】又、各入力ファジイ集合のグレードに対応
するファジイエントロピーの最大値を指標とする場合
は、中間グレードレベルを先ず重視しつつ、同じエント
ロピーを有するものが有る場合は適合度の高いものを優
先した出力値を得ることができる。
Further, when the maximum value of the fuzzy entropy corresponding to the grade of each input fuzzy set is used as an index, the intermediate grade level is first emphasized, and if there are those having the same entropy, the one having a high degree of conformity is selected. It is possible to obtain a priority output value.

【0011】[0011]

【実施例】本発明の第1実施例は、複数のファジイルー
ルに基いて一個の出力を導く方法であり、第1図のフロ
ーチャートに示す様に、ファジイエントロピー関数によ
る重み付けによるαエントロピー尺度lを算出し、この
αエントロピー尺度lを用いて後件部ファジイ集合をα
−カットして結論部ファジイ集合とし、この結論部ファ
ジイ集合を非ファジイ化演算することにより出力値ω0
を得るものであり、非ファジイ化演算に際して面積法又
は重心法による推論を行なって出力値δの算出を行なう
か、又は、ファジイエントロピーをパラメータとするフ
ァジイエントロピー法による推論によって出力値ω0の
算出をも行なうものである。
The first embodiment of the present invention is a method for deriving one output based on a plurality of fuzzy rules. As shown in the flowchart of FIG. 1, an α entropy scale 1 by weighting with a fuzzy entropy function is used. The fuzzy set of the consequent part is calculated using this α entropy scale l
-Cut out the conclusion part fuzzy set and defuzzify the conclusion part fuzzy set to obtain the output value ω0
In the defuzzification operation, the output value δ is calculated by inference by the area method or the center of gravity method, or the output value ω0 is calculated by inference by the fuzzy entropy method with the fuzzy entropy as a parameter. Is also done.

【0012】このファジイエントロピー関数E(αi)
を重み付けに用いたαエントロピー尺度lは次式により
算出するものである。
This fuzzy entropy function E (αi)
The α entropy scale 1 used for weighting is calculated by the following equation.

【0013】[0013]

【数1】 [Equation 1]

【0014】又、ファジイエントロピー関数としての集
中化言語ヘッヂエントロピーは集中化言語ヘッヂポテン
シャルを
The centralized language headed entropy as a fuzzy entropy function is a centralized language headed potential.

【0015】[0015]

【数2】 [Equation 2]

【0016】とし、[0016]

【0017】[0017]

【数3】 [Equation 3]

【0018】におけるIn

【0019】[0019]

【数4】 [Equation 4]

【0020】をμ(x)の集中化言語ヘッヂNといいIs called a centralized language heading N of μ (x).

【0021】[0021]

【数5】 [Equation 5]

【0022】のOf

【0023】[0023]

【数6】 [Equation 6]

【0024】をμ(x)の集中化言語ヘッヂエントロピ
ーNといいメンバーシップ関数を
Is a centralized language of μ (x), which is called a headed entropy N, and a membership function is

【0025】[0025]

【数7】 [Equation 7]

【0026】として表す。又、拡大化言語ヘッヂポテン
シャルを
Represented as In addition, the expanded language head potential

【0027】[0027]

【数8】 [Equation 8]

【0028】とし、And

【0029】[0029]

【数9】 [Equation 9]

【0030】におけるIn

【0031】[0031]

【数10】 [Equation 10]

【0032】をμ(x)の拡大化言語ヘッヂNといいIs called an expanded language heading N of μ (x).

【0033】[0033]

【数11】 [Equation 11]

【0034】のOf

【0035】[0035]

【数12】 [Equation 12]

【0036】をμ(x)の拡大化言語ヘッヂエントロピ
ーNといいメンバーシップ関数は
The membership function is called the enlarging language headed entropy N of μ (x).

【0037】[0037]

【数13】 [Equation 13]

【0038】で表す。更に明暗強化言語ヘッヂポテンシ
ャルを
It is represented by Furthermore, the bright and dark enhanced language head potential

【0039】[0039]

【数14】 [Equation 14]

【0040】とし、And

【0041】[0041]

【数15】 [Equation 15]

【0042】におけるIn

【0043】[0043]

【数16】 [Equation 16]

【0044】をμ(x)の明暗強化言語ヘッヂエントロ
ピーNといいメンバーシップ関数は
The membership function of μ (x) is called the bright and dark enhanced language headed entropy N

【0045】[0045]

【数17】 [Equation 17]

【0046】で表す。そしてSugnoによるλ−補元
It is represented by And the λ-complement by Sugno

【0047】[0047]

【数18】 [Equation 18]

【0048】とすれば、必然性ヘッヂエントロピーをThen, the inevitable headline entropy

【0049】[0049]

【数19】 [Formula 19]

【0050】とすることができ、これを正規化してAnd normalize this

【0051】[0051]

【数20】 [Equation 20]

【0052】とし、又、可能性ヘッヂエントロピーをAnd the possibility headline entropy

【0053】[0053]

【数21】 [Equation 21]

【0054】とすることができ、これを正規化してAnd normalize this

【0055】[0055]

【数22】 [Equation 22]

【0056】とすれば、様相ヘッヂエントロピーによる
ファジイ集合の一表現として
Then, as an expression of the fuzzy set by the modal heading entropy,

【0057】[0057]

【数23】 [Equation 23]

【0058】又はOr

【0059】[0059]

【数24】 [Equation 24]

【0060】として表すことができ、様相ヘッヂエント
ロピーによる様相演算子の一表現として
Can be expressed as, and as a representation of the modal operator by modal headed entropy

【0061】[0061]

【数25】 [Equation 25]

【0062】又はOr

【0063】[0063]

【数26】 [Equation 26]

【0064】として表すことができる。尚、必然性演算
Can be expressed as Inevitability operator

【0065】[0065]

【外1】 [Outer 1]

【0066】可能性演算子Possibility operator

【0067】[0067]

【外2】 [Outside 2]

【0068】を用いた様相演算子Modal operator using

【0069】[0069]

【外3】 [Outside 3]

【0070】及びAnd

【0071】[0071]

【外4】 [Outside 4]

【0072】は、Is

【0073】[0073]

【数27】 [Equation 27]

【0074】及びAnd

【0075】[0075]

【数28】 [Equation 28]

【0076】として表される。この様なファジイエント
ロピー関数を重み付けに利用する本実施例は、一個の出
力を複数のファジイルールから導くために、先ず、各フ
ァジイルールによる推論を行なうものであって、このフ
ァジイ推論はヘッヂエントロピーを用いて前件部メンバ
ーシップ関数のグレードに対応するファジイエントロピ
ー関数Eからαエントロピー尺度lを算出し、αエント
ロピー尺度lにより後件部メンバーシップ関数のα−カ
ットを行なって結論部ファジイ集合を求めるものであ
り、例えば2入力1出力の場合は、第1の入力をξ、第
1のメンバーシップ関数μX、第2の入力をη、第2の
メンバーシップ関数μY、出力をω、結論部メンバーシ
ップ関数μAとすると、ファジイルールは、 IF ξ is X and η is Y THEN ω is
A となり、第1の入力ξの値がξ0、第2の入力ηの値が
η0のとき、合成ファジイ集合μA'(結論部ファジイ集
合A’)を求めるのにμX(ξ0)のファジイエントロピ
ー関数をE(μX(ξ0))、μY(η0)のファジイエン
トロピー関数をE(μY(η0))とすると、αエントロ
ピー尺度lは、
It is represented as In the present embodiment which uses such a fuzzy entropy function for weighting, in order to derive one output from a plurality of fuzzy rules, first, inference is performed by each fuzzy rule. Is used to calculate the α entropy scale 1 from the fuzzy entropy function E corresponding to the grade of the antecedent membership function, and the α-cut of the antecedent membership function is performed by the α entropy scale 1 to obtain the conclusion part fuzzy set. For example, in the case of two inputs and one output, ξ is the first input, μX is the first membership function, η is the second input, μY is the second membership function, ω is the output, and the conclusion part If the membership function is μA, the fuzzy rule is IF ξ is X and η is Y THEN ω is
A, the value of the first input ξ is ξ0, and the value of the second input η is η0, the fuzzy entropy function of μX (ξ0) is used to obtain the composite fuzzy set μA '(conclusion part fuzzy set A'). Is E (μX (ξ0)), and the fuzzy entropy function of μY (η0) is E (μY (η0)), the α entropy scale l is

【0077】[0077]

【数29】 [Equation 29]

【0078】で表され、合成ファジイ集合はIs represented by, and the synthetic fuzzy set is

【0079】[0079]

【数30】 [Equation 30]

【0080】となり、図2に示す様に、第1の入力値ξ
0のグレードを0.8とし、第2の入力値η0のグレード
を0.7とし、例えば次の表1に示す集中化言語ヘッヂ
エントロピーを用いると、E(μX(ξ0))は0.16
となり、E(μY(η0))は0.21となり、
Then, as shown in FIG. 2, the first input value ξ
If the grade of 0 is 0.8 and the grade of the second input value η0 is 0.7, and the centralized language headed entropy shown in the following Table 1 is used, E (μX (ξ0)) becomes 0. 16
And E (μY (η0)) becomes 0.21,

【0081】[0081]

【数31】 [Equation 31]

【0082】である故、0.74で後件部ファジイ集合
Bをα−カットして結論部ファジイ集合Aとするもので
ある。
Therefore, the consequent part fuzzy set B is α-cut at 0.74 to form the conclusion part fuzzy set A.

【0083】[0083]

【表1】 [Table 1]

【0084】尚、拡大化言語ヘッヂエントロピーを用い
る場合のエントロピー関数は次の表に示す通りであり、
The entropy function in the case of using the expanded language headed entropy is as shown in the following table.

【0085】[0085]

【表2】 [Table 2]

【0086】又、可能性ヘッヂエントロピーを用いる場
合を表3及び表4に示す。
Tables 3 and 4 show the case of using the possibility head entropy.

【0087】[0087]

【表3】 [Table 3]

【0088】[0088]

【表4】 [Table 4]

【0089】そして、n入力1出力のファジイルールも
同様に、 IF ξ1 is X1 and ξ2 is X2 and ξ3 is
X3 and ………… ξn is Xn THEN ω i
s A となり、αエントロピー尺度lは、
Similarly, for the n-input 1-output fuzzy rule, IF ξ1 is X1 and ξ2 is X2 and ξ3 is
X3 and ………… ξn is Xn THEN ω i
s A and the α entropy scale l is

【0090】[0090]

【数32】 [Equation 32]

【0091】となる。尚、αエントロピー尺度lにより
後件部メンバーシップ関数をカットして結論部ファジイ
集合Aを求める場合には、第3図に示す様に、αエント
ロピー尺度lにより後件部ファジイ集合Bを圧縮した結
論部ファジイ集合Aを求めることもあり、ファジイルー
ルがn個の場合には、先ずn個の結論部ファジイ集合A
1,A2,A3,………,An を各々求めることとする。
It becomes When the consequent part fuzzy set A is obtained by cutting the consequent part membership function by the α entropy scale l, the consequent part fuzzy set B is compressed by the α entropy measure l as shown in FIG. In some cases, the conclusion part fuzzy set A may be obtained. When the number of fuzzy rules is n, the conclusion part fuzzy set A is first calculated.
1, A2, A3, ..., An are to be obtained respectively.

【0092】又、本発明の他の実施例は、第4図のフロ
ーチャートに示す様に、MIN演算に用いるグレードを
ファジイエントロピーによる最大値を演算し、このエン
トロピーの最大値に対応するグレード(同一最大値を有
するものが複数ある場合は最大グレードのもの)を選択
して後件部ファジイ集合をα−カットして結論部ファジ
イ集合を求め、この結論部ファジイ集合を非ファジイ化
演算するに際して面積法又は重心法による推論を行なっ
て出力値δの算出を行なうか又はファジイエントロピー
をパラメータとするファジイエントロピー法による推論
も行なって出力値ω0の算出を行なうものである。
Further, in another embodiment of the present invention, as shown in the flow chart of FIG. 4, the grade used for MIN calculation calculates the maximum value by fuzzy entropy, and the grade corresponding to the maximum value of this entropy (identical If there is more than one that has the maximum value, select the one with the highest grade) to obtain the conclusion part fuzzy set by α-cutting the consequent part fuzzy set, and calculate the area when defuzzifying the conclusion part fuzzy set. Method is used to calculate the output value .delta., Or the fuzzy entropy method with the fuzzy entropy as a parameter is also used to calculate the output value .omega.0.

【0093】このファジイエントロピーによる最大値を
演算し、この最大値に対応するグレードの大きいものを
用いて出力ファジイ集合をα−カットするには、IF前
件部各グレードαiに対応するファジイエントロピーを
求めてαi(∃i)を選択し、グレードαを求めるもの
であり、このファジイエントロピーによるグレードαを
求めるには、集中化言語ヘッヂエントロピーによる場合
は例えば
The maximum value by this fuzzy entropy is calculated, and the output fuzzy set is α-cut using a large grade corresponding to this maximum value. In order to α-cut the fuzzy entropy corresponding to each grade αi of the IF antecedent part, Then, α i (∃ i) is selected and the grade α is obtained. To obtain the grade α by this fuzzy entropy, for example, in the case of the centralized language headed entropy,

【0094】[0094]

【数33】 [Expression 33]

【0095】を用い、更に拡大言語ヘッヂエントロピー
による場合は
And using extended language headed entropy

【0096】[0096]

【数34】 [Equation 34]

【0097】を用い、様相理論における可能性演算子に
よるファジイエントロピーによる場合は例えば
In the case of fuzzy entropy by the possibility operator in the modal theory,

【0098】[0098]

【数35】 [Equation 35]

【0099】を用いることにより、各入力部のファジイ
エントロピーを求めることができる。従って、2入力1
出力の場合は、第1の入力をa、第1のメンバーシップ
関数μX、第2の入力をb、第2のメンバーシップ関数
μY、出力をω、結論部メンバーシップ関数μBとする
と、ファジイルールは前記第1実施例と同様に、 IF a is X and b is Y THEN ω is
B となり、図5に示す様に、第1の入力aのグレードが
0.7、第2の入力bのグレードが0.6のとき、集中
化言語ヘッヂエントロピーとして
By using, the fuzzy entropy of each input section can be obtained. Therefore, 2 inputs 1
In the case of output, if the first input is a, the first membership function μX, the second input is b, the second membership function μY, the output is ω, and the conclusion part membership function μB, the fuzzy rule Is the same as in the first embodiment, IF a is X and b is Y THEN ω is
As shown in FIG. 5, when the grade of the first input a is 0.7 and the grade of the second input b is 0.6, the centralized language headed entropy is

【0100】[0100]

【数36】 [Equation 36]

【0101】を用いると、前記表1の第2欄に示す様
に、第1の入力aのグレードが0.7である故第1の入
力aのエントロピーd(0.7)は0.84となり、第
2の入力bのグレードが0.6である故第2の入力bの
エントロピーd(0.6)は0.96となり、ファジイ
エントロピーが大きい第2入力のグレードαiである
0.6により後件部メンバーシップ関数Bをα−カット
するものである。
Using, the entropy d (0.7) of the first input a is 0.84 because the grade of the first input a is 0.7, as shown in the second column of Table 1 above. Since the grade of the second input b is 0.6, the entropy d (0.6) of the second input b is 0.96, which is the grade αi of the second input having a large fuzzy entropy of 0.6. Is used to α-cut the consequent part membership function B.

【0102】尚、第2入力のグレードαiの値で後件部
メンバーシップ関数をα−カットするに際して後件部メ
ンバーシップ関数をグレードαiで圧縮することもあ
る。そして、第1実施例及び第2実施例により算出した
各結論部ファジイ集合を複数個算出した場合は、第6図
に示す様に結合して出力ファジイ集合とした後に非ファ
ジイ化演算を行なって出力値ω0を算出するものとし、
この出力値を求める演算は、出力ファジイ集合の面積中
心βの値δ1 を第1の出力値δとするか、又は、第7図
に示す様に出力ファジイ集合を構成する各結論部ファジ
イ集合の重心γ1,γ2 …を合成することにより出力値δ
0 を算出して第1の出力値δとする。
Incidentally, when the consequent part membership function is α-cut with the value of the grade αi of the second input, the consequent part membership function may be compressed by the grade αi. When a plurality of conclusion part fuzzy sets calculated according to the first and second embodiments are calculated, defuzzification operation is performed after combining them to form an output fuzzy set. The output value ω0 is calculated,
The calculation of this output value is performed by setting the value δ 1 of the area center β of the output fuzzy set as the first output value δ, or, as shown in FIG. 7, of each conclusion part fuzzy set which constitutes the output fuzzy set. The output value δ can be obtained by combining the centers of gravity γ1, γ2.
0 is calculated as the first output value δ.

【0103】又、他の演算例としては、出力ファジイ集
合の非ファジイ化に際してファジイエントロピー法によ
る場合が有る。このファジイエントロピー法は、n個の
各結論部ファジイ集合Aα(α=1, 2, ……n)の各メン
バーシップ関数がμAα(α=1, 2, ……n)のとき、ヤ
ンガーの定義による各結論部ファジイ集合のエントロピ
ーd(Aα)は、
As another example of calculation, there is a case where the fuzzy entropy method is used for defuzzifying the output fuzzy set. This fuzzy entropy method is defined by the Younger's definition when each membership function of each of the n fuzzy sets of conclusion part Aα (α = 1,2, ... n) is μAα (α = 1,2, ... n). The entropy d (Aα) of each conclusion part fuzzy set by

【0104】[0104]

【数37】 [Equation 37]

【0105】で表される故、各結論部ファジイ集合Aα
の各重心に対応した各代表点をωαとして
Since it is represented by, each conclusion part fuzzy set Aα
Let ωα be each representative point corresponding to each centroid of

【0106】[0106]

【数38】 [Equation 38]

【0107】により算出するものである。尚、It is calculated by still,

【0108】[0108]

【数39】 はファジイ集合Aαの補集合[Formula 39] Is the complement of the fuzzy set Aα

【0109】[0109]

【数40】 のメンバーシップ関数を表す。このファジイエントロピ
ーをパラメータとする出力値ω0 は、中間グレードレベ
ルを考慮したものとなり、測定事実が前件部ファジイ集
合に適合するか否かが曖昧であり、グレードの低い結論
部ファジイ集合が発生する場合に、該グレードの低い結
論部ファジイ集合の重みを増加させた出力値となり、各
結論部ファジイ集合のグレードが共に高い場合は面積法
や重心法による第1の出力値δと近似した値となるも、
結論部ファジイ集合の中にグレードが低いファジイ集合
が含まれる場合には面積法や重心法に比較して出力値の
変動幅が小さく抑制されることになる。
[Formula 40] Represents the membership function of. The output value ω 0 with this fuzzy entropy as a parameter takes into account the intermediate grade level, and it is ambiguous whether or not the measurement fact conforms to the antecedent fuzzy set, and a fuzzy set of the conclusion part of low grade occurs. In this case, the output value is obtained by increasing the weight of the conclusion part fuzzy set having a low grade, and when the grades of the conclusion part fuzzy sets are both high, a value similar to the first output value δ by the area method or the center of gravity method Narumo
Conclusion When the fuzzy set with a low grade is included in the fuzzy set, the fluctuation range of the output value is suppressed to be smaller than that of the area method or the center of gravity method.

【0110】尚、ファジイエントロピーの定義は、ヤン
ガーの定義に限るものでなく、
The definition of fuzzy entropy is not limited to the definition of Younger.

【0111】[0111]

【数41】 [Formula 41]

【0112】との定義に基いて各入力部ファジイ集合、
各結論部ファジイ集合のエントロピーを求めることもで
きる。又、ファジイエントロピーをパラメータとして非
ファジイ化演算を行なうに際し、ファジイエントロピー
と共に結論部ファジイ集合の底辺の幅をも加味し、第8
図に示す様に出力ファジイ集合を構成する各結論部ファ
ジイ集合の底辺の幅をlαとして
Based on the definition of and, each input part fuzzy set,
It is also possible to find the entropy of each conclusion part fuzzy set. In addition, when performing the defuzzification operation with the fuzzy entropy as a parameter, the width of the bottom of the conclusion part fuzzy set is also taken into consideration together with the fuzzy entropy.
As shown in the figure, let the width of the bottom of each conclusion part fuzzy set that constitutes the output fuzzy set be lα.

【0113】[0113]

【数42】 [Equation 42]

【0114】により出力値ω0 を算出することもでき
る。
The output value ω 0 can also be calculated by

【0115】[0115]

【発明の効果】本発明に係るファジイ推論方式は、各フ
ァジイルールによるってファジイエントロピー関数E
(αi)によりαエントロピー尺度lを求め、このαエ
ントロピー尺度lにより後件部ファジイ集合をα−カッ
トして結論部ファジイ集合を求め、この結論部ファジイ
集合に基づいた非ファジイ化演算を行なう故、中間グレ
ードレベルに重きをおいた推論方式であって、試行錯誤
的なルールやメンバーシップ関数を与えざるを得ない環
境でのチューニングに適し、仮説設定が必要な環境での
推論方式の展開統合思考を容易とするものである。
The fuzzy inference method according to the present invention uses the fuzzy entropy function E according to each fuzzy rule.
(Αi) is used to obtain the α entropy scale 1, and the α entropy scale 1 is used to α-cut the consequent part fuzzy set to obtain the conclusion part fuzzy set, and the defuzzification operation based on the conclusion part fuzzy set is performed. , Inference method that emphasizes intermediate grade level, suitable for tuning in an environment where trial-and-error rules and membership functions must be given, and development and integration of an inference method in an environment that requires hypothesis setting It facilitates thinking.

【0116】又、各ファジイルールにより結論部ファジ
イ集合を求めるに際し、IF前件部ファジイ集合のグレ
ードに対応するファジイエントロピーの最大値によりグ
レードを選択して後件部メンバーシップ関数をα−カッ
トする場合は、中間グレードレベルに重きをおきつつグ
レードの高いものを優先する故、過去のグレード履歴と
比較してグレードの極端に高い又は低い入力に対して過
敏な反応を抑制し、ノイズによる極端な悪影響を避けた
ロバストな推論を行うことができる。
Further, when obtaining the conclusion part fuzzy set by each fuzzy rule, the grade is selected according to the maximum value of the fuzzy entropy corresponding to the grade of the IF antecedent part fuzzy set, and the consequent part membership function is α-cut. In this case, since the higher grade is given priority while focusing on the intermediate grade level, the hypersensitivity reaction to extremely high or low grade input is suppressed compared to the past grade history, and the extreme level due to noise is suppressed. Robust reasoning that avoids adverse effects can be performed.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 多数のファジイルールに基いて一個の出
力を求めるに際し、入力値によって決る各グレードαj
に対応するファジイエントロピー関数E(αi)により
αエントロピー尺度lをΣαi×E(αi)/ΣE(α
i)として算出し、このαエントロピー尺度lにより後
件部のα−カットを行って各ファジイルールに基いたフ
ァジイ推論による各々の結論部ファジイ集合を求め、各
結論部ファジイ集合を結合して出力ファジイ集合とし、
該出力ファジイ集合を非ファジイ化して出力値ω0を求
めることを特徴とするファジイ推論方式。
1. When obtaining one output based on a large number of fuzzy rules, each grade αj determined by an input value
By the fuzzy entropy function E (αi) corresponding to, the α entropy scale 1 is Σαi × E (αi) / ΣE (α
i), the consequent part is α-cut by this α entropy measure l to obtain each conclusion part fuzzy set by fuzzy inference based on each fuzzy rule, and each conclusion part fuzzy set is combined and output A fuzzy set,
A fuzzy inference method characterized in that the output fuzzy set is defuzzified to obtain an output value ω0.
【請求項2】 多数のファジイルールに基いて一個の出
力を求めるに際し、入力値によって決る各グレードαi
に対応するファジイエントロピーの最大値に基づいてα
i(∃i)を選択し、このグレードαiにより後件部の
α−カットを行って各ファジイルールに基いたファジイ
推論による各々の結論部ファジイ集合を求め、各結論部
ファジイ集合を結合して出力ファジイ集合とし、該出力
ファジイ集合を非ファジイ化して出力値ω0を求めるこ
とを特徴とするファジイ推論方式。
2. When obtaining one output based on a large number of fuzzy rules, each grade αi determined by an input value
Based on the maximum value of the fuzzy entropy corresponding to
i (∃i) is selected, the consequent part is α-cut by this grade αi, each conclusion part fuzzy set is obtained by fuzzy reasoning based on each fuzzy rule, and each conclusion part fuzzy set is combined. A fuzzy inference method, characterized in that an output fuzzy set is obtained, and the output fuzzy set is defuzzified to obtain an output value ω0.
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