JPH0628501A - ファジィ推論ユニット - Google Patents

ファジィ推論ユニット

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JPH0628501A
JPH0628501A JP4184142A JP18414292A JPH0628501A JP H0628501 A JPH0628501 A JP H0628501A JP 4184142 A JP4184142 A JP 4184142A JP 18414292 A JP18414292 A JP 18414292A JP H0628501 A JPH0628501 A JP H0628501A
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JP
Japan
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input
output
value
circuit
inference
Prior art date
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JP4184142A
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English (en)
Inventor
Koichi Iwashita
幸一 岩下
Masanari O
征成 王
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Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
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Publication date
Application filed by Rohm Co Ltd filed Critical Rohm Co Ltd
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Priority to US08/086,121 priority patent/US5519810A/en
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Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06NCOMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N7/00Computing arrangements based on specific mathematical models
    • G06N7/02Computing arrangements based on specific mathematical models using fuzzy logic
    • G06N7/04Physical realisation
    • G06N7/043Analogue or partially analogue implementation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S706/00Data processing: artificial intelligence
    • Y10S706/90Fuzzy logic

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Abstract

(57)【要約】 【構成】 入力が電圧値として与えられるファジィ推論
ユニットにおいて、入力値のスケールを伸縮及びレベル
シフトさせる手段(10)を備えた。また、確定出力が
電圧値として出力されるファジィ推論ユニットにおい
て、出力値のスケールを伸縮及びレベルシフトさせる手
段(60)を備えた。 【効果】 入力部分ではファジィ推論ハードウエアの前
段の出力をファジィ推論ユニットの入力値として適切な
値に変換できる。出力部分ではファジィ推論ハードウエ
アの出力を後段の入力として適切な値に変換できる。以
上により、目的にあった制御を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【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
ァジィ推論を行うファジィ推論ユニットに関する。
【0002】
【従来の技術】ファジィ推論とは、あいまいさを含む知
識をもとに、人間に近い判断や処理を機械に行わせよう
とするもので、定性的な主観を扱うのに適した推論と言
える。ファジィ推論では、経験や勘といったあいまいな
知識を「ファジィ集合」や「if〜thenルール」の
手段で記述することで、あいまいさを数値的に処理する
ことができる。「if〜」の部分を前件部、「then
〜」の部分を後件部と呼ぶ。前件部や後件部の「〜」の
部分を記述するのがファジィ集合のメンバーシップ関数
である。
【0003】ファジィ集合Aとは、全体集合Uにおい
て、 μA :U→[0,1] なる関数μA (メンバーシップ関数)によって特性づけ
られた集合で、値μA (∈[0,1])は要素u(∈
U)がファジィ集合Aに属する度合い(グレード,所属
度)を表している。値μA (u)が“1”に近ければμ
がファジィ集合Aに属する度合いが高いことを、“0”
に近ければ低いことをそれぞれ表している。図3に、前
件部や後件部のファジィ集合の一例を示す。集合ラベル
は、NB=Negative Big:負方向で大きい、NM=Nega
tive Medium :負方向で中くらい、NS=Negative Sma
ll:負方向で小さい、ZO=Zero:ゼロくらい、PS=
Positive Small:正方向で小さい、PM=Positive Med
ium :正の方向で中くらい、PB=Positive Big:正の
方向で大きい、を意味する。ファジィ集合の形状は様々
なものが考えられるが、現実的な簡便さから図3のよう
な三角形や台形などが用いられることが多い。各ファジ
ィ集合は「大きい」「中くらい」「小さい」などのあい
まいな言葉を表現しており、表そうとしている言葉に対
応して各ファジィ集合にはラベルと呼ばれる名前(N
B,NM,NS,ZO,PS,PM,PB)が付けられ
ている。このようなファジィ推論の典型的な応用例とし
てファジィ制御が挙げられる。
【0004】ファジィ推論装置に対する入力信号の変動
幅の最適なスケールを予め設定することは困難であるた
め、通常、制御試験を数回行ってメンバーシップ関数の
スケールの設定、変更を行っている。そのために試行錯
誤のたびに回路を変更する必要があった。もし、最適で
ないスケールが設定された場合、次の問題を生じる。入
力の幅が広いと入力の変化に対応する出力応答が早く、
過剰制御を行ってしまう。また、入力幅が狭いと入力変
化に対する出力応答が遅いという問題である。よって、
ファジィ制御では前件部と後件部のスケーリングが重要
となる。これは、ファジィ推論ユニットの入力レンジ幅
と出力レンジ幅をいくらにするかということである。
【0005】(1)前件部 図3に示すように、入力レンジ幅が小さいと入力レンジ
幅が大きな場合に比べて同一の値が入力されてもファジ
ィ制御に与える効果が異なる。図3の(a)の場合は前
件部のメンバーシップ関数PS(Positive Small) に対
応するのに対して(b)の場合はPM(Positive Mediu
m)に対応する、つまり、メンバーシップ関数から見れば
(b)の方がより大きな入力変化があったことと等価に
なり、ファジィ制御の結果としての操作量に影響を与え
ることになる。
【0006】(2)後件部 一方、ファジィ推論ユニットの出力レンジ幅についても
同様のことが言える。図4(a)のように出力レンジ幅
が大きいと操作量が大きくなるのに対し、(b)の場合
は出力レンジ幅が小さいと操作量が小さくなる。このよ
うに、ファジィ推論ユニットの入力レンジ幅により最終
的な操作量が変わるため、制御目的によってこれらのレ
ンジ幅の調整が可能でなくてはならない。
【0007】また、ファジィ制御をハードウエアで実際
に行う場合はファジィ推論ハードウエアの入出力部分に
次のようにインターフェイスが必要となることが多い。
【0008】(1)前件部 入力部分では、ファジィ推論ハードウエアの前段の出力
をファジィ推論ユニットの入力値として適切な値に変換
する必要が生じる。
【0009】(2)後件部 出力部分では、ファジィ推論ハードウエアの出力を後段
の入力として適切な値に変換する必要が生じる。
【0010】上記(1),(2)の理由から、ファジィ
推論ハードウエアの入力、出力部では、入力、出力値の
伸縮、レベルシフトが可能なことが要求される。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の技術
においては、ファジィ制御では前件部の入力レンジ幅と
後件部の出力レンジ幅をいくらにするのかが問題とな
る。また、ファジィ制御をハードウエアで実際に行う場
合は、ファジィ推論ハードウエアの入出力部分に次のよ
うにインターフェイスが必要となる場合が多い。
【0012】・入力部分ではファジィ推論ハードウエア
の前段の出力をファジィ推論ユニットの入力値として適
切な値に変換する必要が生じる。
【0013】・出力部分ではファジィ推論ハードウエア
の出力を後段の入力として適切な値に変換する必要が生
じる。
【0014】本発明が解決すべき課題は、別にインター
フェイスを設けることなく、ファジィ推論ハードウエア
の入力、出力部において入力値、出力値の伸縮、レベル
シフトを可能にすることである。
【0015】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明は、入力が電圧値として与えられるファジィ
推論ユニットにおいて、入力値のスケールを伸縮及びレ
ベルシフトさせる手段を備えたものである。また、確定
出力が電圧値として出力されるファジィ推論ユニットに
おいて、出力値のスケールを伸縮及びレベルシフトさせ
る手段を備えたものである。
【0016】
【作用】図2にレンジを伸縮するスケーリングとレベル
シフトを同時に行うことができる回路を示す。(a)の
反転増幅回路の場合、演算増幅器OP1の反転増幅端子
VINに電圧が印加されると抵抗R1とR2の比で電圧
増幅度AV =R2/R1が決定する。その結果、x点に
はx=−(R2/R1)・VINが出力される。この回
路がレベルシフトを行う個所である。この出力結果を電
圧増幅度1の演算増幅器OP2の反転入力端子に入力
し、非反転入力端子にはレベルシフトさせる外部電圧V
Wを印加することによりスケーリングすることができ
る。その結果、Vout には2VW+(R2/R1)・V
INが出力される。
【0017】図2(b)の非反転増幅回路の場合、演算
増幅器OP3の抵抗R4とR5の比で電圧増幅度AV
R5/R4が決定される。演算増幅器OP3の非反転側
入力端子に電圧を印加し、反転入力側に外部電圧VWを
入力することで、レベルシフトとスケーリングを同時に
行うことができる。演算増幅器OP4はバッファアンプ
としての役目を果たすもので、その出力端子からはV
out =(1+R5/R4)VIN−(R5/R4)VW
が出力される。
【0018】
【実施例】以下、本発明を、実施例を参照しながら具体
的に説明する。
【0019】図1は本発明に係るファジィ推論システム
をハードウエアで構成した例を示す。推論方法として
は、MIN−MAX−重心法を用いたもので、入力1〜
nのn個のラベルがファジィ推論システムに入力される
が、ファジィ推論システムの適合度演算器20の入力と
整合がとれていない場合、何らかの形で整合を合わせる
必要がある。この方法として、スケーリング回路・レベ
ルシフト回路10を用い、制御対象、目的に合うように
レンジを変更する必要がある。スケーリング回路・レベ
ルシフト回路10については後で説明する。
【0020】整合が取られたスケーリング回路・レベル
シフト回路10の出力を適合度演算器20に入力するこ
とにより、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30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、各推論ルール毎の推論結果が得
られる。それぞれの推論結果は後件部の台集合の分割数
kと等しい入力端子を有する最大値演算器40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回
路50に入力され、推論結果から確定値を最終的な出力
値として出力する。この出力値は、前件部と同様、後段
のシステム、つまり制御対象、目的に合った制御を行う
ためにスケーリング回路・レベルシフト回路60を用
い、整合性を図る。
【0021】次に、入力電圧又は確定出力電圧のレンジ
をスケーリング及びレベルシフトするハードウエアを演
算増幅回路で構成した例を図2に示す。(a)は反転増
幅回路で構成した例を示し、(b)は非反転増幅回路で
構成した例を示す。前件部の入力レベル幅をスケーリン
グ及びレベルシフトする回路も、後件部の出力レベル幅
をスケーリング及びレベルシフトする回路も、同一回路
で作成することができる。
【0022】図2の(a)の回路は、初段の演算増幅回
路OP1のVINの入力抵抗R1とR2の比(R2/R
1)でレンジ幅が決定される。つまり、R1>R2のと
きはレンジ幅は縮小され、R1=R2のときは伸縮は行
われない。R1<R2のときはレンジ幅が拡大される。
後段の演算増幅器OP2の回路の非反転入力端子を外部
入力端子VWとし、VW<0ならば負の方向にシフトさ
れ、VW=0ならばシフトはされず、VW>0ならば正
方向にシフトされる。その結果、Vout =2VW+(R
2/R1)・VINが出力される。
【0023】図2の(b)の回路は、初段の演算増幅器
OP3でシフト及び伸縮を一度に行うための回路であ
る。入力端子を非反転入力端子側に入力し、外部入力端
子VWに入力される電圧を反転入力端子側に入力するこ
とで、x点には(1+R5/R4)・VIN−(R5/
R4)・VWが出力される。後段の演算増幅器OP4は
極性が変換しないスルー回路である。よって、Vout
x点は同出力値を得ることができる。
【0024】
【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。
【0025】 入力部分ではファジィ推論ハードウエ
アの前段の出力をファジィ推論ユニットの入力値として
適切な値に変換できる。
【0026】 出力部分ではファジィ推論ハードウエ
アの出力を後段の入力として適切な値に変換できる。
【0027】以上により、目的にあった制御を行うこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るファジィ推論システムをハード
ウエアで構成した例を示すブロック図である。
【図2】 本発明に係るスケーリング回路・レベルシフ
ト回路の具体的実施例を示す回路図である。
【図3】 ファジィ集合の前件部の例を示す説明図であ
る。
【図4】 ファジィ集合の後件部の例を示す説明図であ
る。
【符号の説明】
10:スケーリング回路・レベルシフト回路、20:適
合度演算器、30:最小値演算器、40:最大値演算
器、50:非ファジィ化回路、60:スケーリング回路
・レベルシフト回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力が電圧値として与えられるファジィ
    推論ユニットにおいて、入力値のスケールを伸縮及びレ
    ベルシフトさせる手段を備えたことを特徴とするファジ
    ィ推論ユニット。
  2. 【請求項2】 確定出力が電圧値として出力されるファ
    ジィ推論ユニットにおいて、出力値のスケールを伸縮及
    びレベルシフトさせる手段を備えたことを特徴とするフ
    ァジィ推論ユニット。
JP4184142A 1992-07-10 1992-07-10 ファジィ推論ユニット Pending JPH0628501A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4184142A JPH0628501A (ja) 1992-07-10 1992-07-10 ファジィ推論ユニット
US08/086,121 US5519810A (en) 1992-07-10 1993-07-06 Fuzzy inference unit to and from which a voltage value is input and output

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4184142A JPH0628501A (ja) 1992-07-10 1992-07-10 ファジィ推論ユニット

Publications (1)

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JPH0628501A true JPH0628501A (ja) 1994-02-04

Family

ID=16148108

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JP4184142A Pending JPH0628501A (ja) 1992-07-10 1992-07-10 ファジィ推論ユニット

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US5519810A (en) 1996-05-21

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