JPH06124210A - ファジィ推論装置 - Google Patents

ファジィ推論装置

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JPH06124210A
JPH06124210A JP29652792A JP29652792A JPH06124210A JP H06124210 A JPH06124210 A JP H06124210A JP 29652792 A JP29652792 A JP 29652792A JP 29652792 A JP29652792 A JP 29652792A JP H06124210 A JPH06124210 A JP H06124210A
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JP
Japan
Prior art keywords
fuzzy
machine
inference
membership function
tact
Prior art date
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Pending
Application number
JP29652792A
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English (en)
Inventor
Masahito Tanaka
雅人 田中
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Azbil Corp
Original Assignee
Azbil Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 推論の基になる典型的な事例を直接表現した
ファジィルールにより推論が行えるようにし、これにと
もない複数のファジィ変数が存在してもメモリを増やす
こと無く処理ができるようにすることを目的とする。 【構成】 パラメータ記憶部3のパラメータを用い関数
記憶部2に設定してある多次元メンバシップ関数により
設定されるメンバシップ関数を用いて、入力手段1より
入力したマシンXの性能よりマシンXの価格の見積もり
をファジィ推論する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、想定される状況が複
雑で、全てのパターンに対する対応方法を予め記述しき
れないような場合において、典型的な事例をいくつか記
憶しておいて、新たに直面した状況に対しては、それら
の典型的な事例をもとに折衷的に程々な結論(対応方
法)を推論するファジィ推論装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ファジィ推論のために用いる単純で実用
的なメンバシップ関数の多くは、一般に、ファジィルー
ルの1つの入力変数(ファジィ変数)とその適合度とを
座標軸とする2次元平面内に定義されている。すなわ
ち、1つのファジィ変数の値だけでファジィ集合に対す
る適合度を決定するものである。しかし、場合によって
は、必ずしも1つの指標(ファジィ変数の値)だけで適
合度が決定できるとは限らない。例えば、データとして
典型的な事例がいくつか与えられているなかで、それら
を参考にして、その複数の事例の折衷案適に新たに未知
のものについての評価を行う場合について考える。具体
的に考えるために、ある自動製造機械(マシン)の価格
を、対象製品の大きさとその製品1個当たりを製造する
のに要する時間(タクト)によって決定する場合を想定
する。この場合の典型的な事例として、マシンA,マシ
ンB,マシンC,マシンDの対象製品の大きさとタクト
と価格が表1に示すように与えられている。
【0003】(表1)
【0004】このとき、対象製品の大きさ45タクト
6.2であるマシンXの価格はどの程度が適当かを推論
する。最も単純なファジィ推論を考えると、まず、ファ
ジィ集合として{マシンAタイプ、マシンBタイプ,マ
シンCタイプ,マシンDタイプ}を設定し、ファジィル
ールとして「ifマシンAタイプthen400万
円」,「ifマシンBタイプthen800万」円,
「ifマシンCタイプthen200万円」,ifマシ
ンDタイプthen500万円」を設定する。しかしこ
れでは、具体的な数字を前件部に当てはめられないの
で、さらに「if対象製品大30andタクト5.0t
henマシンAタイプ」,「if対象製品大60and
タクト4.0thenマシンBタイプ」,「対象製品大
50andタクト約7.5thenマシンCタイプ」,
「対象製品大75andタクト7.0thenマシンD
タイプ」というようなファジィルールをつけ加える。
【0005】以上のことをまとめると以下のようにな
る。まず、入力変数のファジィ集合は、{対象製品大3
0,対象製品大60,対象製品大50,対象製品大7
5}および{タクト5.0,タクト4.0,タクト7.
5,タクト7.0}となる。また、ファジィルールは、
「if対象製品大30andタクト5.0then40
0万円」,「if対象製品大60andタクト4.0t
hen800万円」,「if対象製品大50andタク
ト7.5then200万円」,「if対象製品大75
andタクト7.0then500万円」となる。ファ
ジィルール前件部のファジィ変数(入力変数)は対象製
品の大きさとタクトとなる。
【0006】次に、ファジィルール前件部入力変数のフ
ァジィ集合のメンバシップ関数を作成するために、与え
られた事実やあいまいに把握している過去の実績や安定
度をもとに、対象製品の大きさとタクトを座標軸とする
平面上に各マシンのタイプを表すファジィ集合{マシン
Aタイプ,マシンBタイプ,マシンCタイプ,マシンD
タイプ}を描く。これらを人間の主観で決定すると、例
えば図2に示すようになる。ファジィ集合なので等適合
度線によって表現されている。これに適合度の大きさを
加えて3次元空間上で表現すると図3に示すようにな
る。ここで、最終的に得られたファジィ推論に必要なメ
ンバシップ関数は、対象製品の大きさとタクトに関する
ものなので、図3に示すファジィ集合を対象製品大−適
合度平面およびタクト−適合度平面に投影して得られ
る、図4に示すようなメンバシップ関数を作成する。こ
のメンバシップ関数は、以下の式(1)で示すことがで
きる。
【0007】 適合度=exp〔−{(変数−α)/β}2〕 ・・・(1) ここで、αは実績により決定される定数、βはファジィ
エントロピーのバランスによって決定される定数であ
る。
【0008】以上のようにして得られたファジィルール
とメンバシップ関数によって、対象製品の大きさ45,
タクト6.2であるマシンXの価格を決定することがで
きる。すなわち、図4(a)のメンバシップ関数より、
製品の大きさ30に対するマシンXの適合度は0.5
4,製品の大きさ60に対するマシンXの適合度は0.
52,製品の大きさ50に対するマシンXの適合度は
0.86,製品の大きさ75に対するマシンXの適合度
は0.06となる。また、図4(b)のメンバシップ関
数より、タクト5.0に対するマシンXの適合度は0.
72,タクト4.0に対するマシンXの適合度は0.3
4,タクト7.5に対するマシンXの適合度は0.7
4,タクト7.0に対するマシンXの適合度は0.84
である。
【0009】従って、前述のファジィルールと、従来、
最も多く用いられるmin合成演算によるそれぞれの合
成演算の結果より以下のことが導き出される。 マシンAの価格YA=400万円に対する適合度は、tA
=0.54。 マシンBの価格YB=800万円に対する適合度は、tB
=0.34。 マシンCの価格YC=200万円に対する適合度は、tC
=0.74。 マシンDの価格YD=500万円に対する適合度は、tD
=0.06。 そして、この適合度を用いて以下の式2によりマシンX
の価格Yxを決定する。
【0010】 Yx=(tAA+tBB+tCC+tDD)/(tA+tB+tC+tD) ・・・(2)
【0011】以上のことにより、マシンXの価格は約3
90万円と決定できる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】従来は以上のようにな
されていたので、以下のような問題が存在していた。ま
ず、このファジィルールとメンバシップ関数とでファジ
ィ推論を行うと、最初にイメージしたファジィ集合の形
状が変化してしまっていると言うことであり、このこと
により本来のイメージとは異なった推論を行うことにな
る。すなわち、最初にイメージしたファジィ集合は、図
3に示すのものであったが、前述の対象製品−適合度平
面およびタクト−適合度平面に投影して得られる図4に
示すようなメンバシップ関数をmin合成演算により用
いると、これによるファジィ集合は図5に示すような状
態となり、図3に示すファジィ集合のイメージとは異な
っている。これは、ファジィ変数(入力変数)が複数存
在しても、ファジィ変数1つと適合度によって表された
2次元平面内にメンバシップ関数を定義しなければなら
なかったことが原因である。
【0013】また前述したように、従来ではファジィ変
数が複数存在すると、ファジィ変数1つと適合度によっ
て表された2次元平面内にメンバシップ関数をそれぞれ
定義しなければならなかったので、メンバシップ関数の
設定に手間がかかり、必要とするメモリが多くなるとい
う問題があった。
【0014】この発明は以上のような問題点を解消する
ためになされたものであり、推論の基になる典型的な事
例を直接表現したファジィルールにより推論が行えるよ
うにし、これにともない複数のファジィ変数が存在して
もメモリを増やすこと無く処理ができるようにすること
を目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】この発明のファジィ推論
装置は、多次元メンバシップ関数が設定されている関数
記憶手段と、典型的な事例を関数記憶手段に設定されて
いる多次元メンバシップ関数のパラメータとして設定し
てあるパラメータ記憶手段と、パラメータ記憶手段に設
定されているパラメータを用いた関数記憶手段に設定さ
れている多次元メンバシップ関数によりファジィ推論を
行うファジィ推論処理手段とを有することを特徴とす
る。
【0016】
【作用】ファジィ推論のためのファジィルール前件部に
おける複数の入力変数のファジィ集合を、同時に1つの
メンバシップ関数で表現できる。
【0017】
【実施例】以下、この発明の1実施例を図を参照して説
明する。図1は、この発明の1実施例であるファジィ推
論装置であるマシン価格見積もり装置の構成を示す構成
図である。同図において、1はファジィ推論により価格
の見積もりをするために必要なマシン条件を入力する入
力手段、2はファジィ推論のための式3に代表される多
次元メンバシップ関数が設定されている関数記憶部であ
る。
【0018】 適合度=exp〔Σ{(入力変数−αi)/βi2(i=1,2,・・・n) ・・・(3) ここで、αは実績により決定される定数、βはファジィ
エントロピーのバランスによって決定される定数であ
り、nは入力情報の個数である。
【0019】また、3は関数記憶部2に設定されている
メンバシップ関数のパラメータである式3のαやβな
ど、過去のマシンのデータが記憶されているパラメータ
記憶部、4はパラメータ記憶部3に記憶されているパラ
メータを用いた関数記憶部2のメンバシップ関数を用い
て、入力手段1より入力したマシン条件を基にファジィ
推論した結果であるそのマシンの見積もり価格を出力す
る結果出力手段である。
【0020】ここで、関数記憶部2に設定されている関
数を以下に示す。 マシンAに対する適合度tA =exp[−〔{(L−LA)/aA2+(T−TA)/bA2〕]・・・(4) マシンBに対する適合度tB =exp[−〔{(L−LB)/aB2+(T−TB)/bB2〕]・・・(5) マシンCに対する適合度tC =exp[−〔{(L−LC)/aC2+(T−TC)/bC2〕]・・・(6) マシンDに対する適合度tD =exp[−〔{(L−LD)/aD2+(T−TD)/bD2〕]・・・(7) また、LA,LB,LC,LDは過去のマシンA〜Dのそれ
ぞれにおける処理対象製品の大きさであり、LA=3
0,LB=60,LC=50,LD=75である。一方、
A,TB,TC,TDは過去のマシンのタクトであり、T
A=5.0,TB=4.0,TC=7.5,TD=7.0で
ある。そして、aA〜aD,bA〜bDはファジィエントロ
ピーのバランスにより決定される定数であり、以上の定
数はパラメータ記憶部3に設定されている。
【0021】すなわち以上のことは、マシンの能力であ
る対象製品の大きさとタクトと適合度との座標軸を設定
し、図3に示すような円錐状の楕円メンバシップ関数を
マシンA〜Dそれぞれに設定すること同じことである。
これがこの発明のポイントであり、従来では対象製品の
大きさとタクトとのそれぞれにメンバシップ関数を設定
し、これによって求められた適合度を合成演算していた
が、この発明ではそのような必要はない。また、この円
錐状の楕円メンバシップ関数(3次元メンバシップ関
数)は、人間の主観で表現したものに非常に近くなる。
この楕円メンバシップ関数を、適合度0.5の平面で切
りだしたものが、図2に示す適合度0.5の領域を示す
メンバシップ関数であり、前述の定数aA〜aD,bA
Dは適合度が1になる中心間の中点で適合度が0.5
になるようにする。
【0022】ここで、処理対象製品の大きさが45でタ
クトが6.2のマシンXの価格を見積もる場合について
説明する。まず、入力手段1よりマシンXの対象製品の
大きさ45とタクト6.2を入力すると、処理部4では
式4〜7のLに45,Tに6.2を当てはめて、マシン
A〜Dに対する適合度をそれぞれ算出する。これは、前
述の楕円メンバシップ関数を設定した3次元空間に、対
象製品の大きさ45,タクト6.2の座標を通り、適合
度の座標軸に平行な直線と、マシンA〜Dの各メンバシ
ップ関数との交点を求めることと同じことである。これ
により求められた適合度は、それぞれ、tA=0.4,
B=0.3,tC=0.6,tD=0.1となる。そし
て、処理部4では算出した適合度とパラメータ記憶部3
に記憶されているマシンA〜Dのそれぞれの価格YA
Dとを用いて、従来と同様に、式2によりマシンXの
見積もり価格Yx≒410万円を算出し、この結果は結
果出力手段5により出力される。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、この発明では多次
元メンバシップ関数を使用することにより、多変数空間
を台集合としてファジィ集合を定義できるので、ファジ
ィルールの前件部のファジィ集合である過去の事例の
「あるタイプ」に対するメンバシップ関数は1つであ
る。従って、「ifマシンAタイプthen400万
円」というファジィルールのままファジィ推論をするの
で、人間の感覚により近い推論をすることが可能となる
という効果がある。従来では、「if対象製品大30a
ndタクト5.0thenマシンAタイプ」のような、
マシンAタイプを示す複数の変数を合成するファジィル
ールが必要であった。また、従来ではファジィルールの
前件部のファジィ集合が複数になるので、これのための
メンバシップ関数も複数必要となりメモリが多数必要で
あったが、この発明では、これらを1つのメンバシップ
関数で表現できるので、メモリを少なくできるという効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の1実施例であるファジィ推論装置の
構成を示す構成図である。
【図2】対象製品の大きさとタクトを座標軸とする平面
上に、マシンA〜Dに対する適合度0.5の境界線を楕
円で表現したファジィ集合を描いた集合図である。
【図3】図2の座標系に適合度を加えた3次元空間にメ
ンバシップ関数を示した斜視図である。
【図4】入力変数のファジィ集合を示した入力変数と適
合度の相関図である。
【図5】図4の2つのファジィ集合を合成したイメージ
を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 入力手段 2 関数記憶部 3 パラメータ記憶部 4 処理部 5 結果出力手段

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多次元メンバシップ関数が設定されてい
    る関数記憶手段と、 典型的な事例を前記関数記憶手段に設定されている多次
    元メンバシップ関数のパラメータとして設定してあるパ
    ラメータ記憶手段と、 前記パラメータ記憶手段に設定されているパラメータを
    用いた前記関数記憶手段に設定されている多次元メンバ
    シップ関数によりファジィ推論を行うファジィ推論処理
    手段とを有することを特徴とするファジィ推論装置。
JP29652792A 1992-10-09 1992-10-09 ファジィ推論装置 Pending JPH06124210A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29652792A JPH06124210A (ja) 1992-10-09 1992-10-09 ファジィ推論装置

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JP29652792A JPH06124210A (ja) 1992-10-09 1992-10-09 ファジィ推論装置

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JPH06124210A true JPH06124210A (ja) 1994-05-06

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ID=17834689

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JP29652792A Pending JPH06124210A (ja) 1992-10-09 1992-10-09 ファジィ推論装置

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