JPH0628502A - メンバーシップ関数発生回路 - Google Patents

メンバーシップ関数発生回路

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JPH0628502A
JPH0628502A JP4184153A JP18415392A JPH0628502A JP H0628502 A JPH0628502 A JP H0628502A JP 4184153 A JP4184153 A JP 4184153A JP 18415392 A JP18415392 A JP 18415392A JP H0628502 A JPH0628502 A JP H0628502A
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JP
Japan
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circuit
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point
generating
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JP4184153A
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English (en)
Inventor
Fumiaki Shigeoka
史明 茂岡
Masanari O
征成 王
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Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
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Publication date
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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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 入力VINと中心位置電圧Vxを入力として
MF(メンバーシップ関数)の一辺を発生させる加算回
路(1)と、MFの他辺を発生させる反転回路(2)
と、台形型MFの上底を発生させる加算回路(4),
(5)と、MFの一辺と他辺とを合成するとともにMF
の高さを設定する加算回路(6)とを備えたメンバーシ
ップ関数発生回路。 【効果】 MFの中心位置、斜辺の傾き、高さという必
要最小限のパラメータを設定するだけで左右対称な三角
形型MFを発生させることができる。左右対称な台形型
MFの場合は、上記に上底の長さを加えることで、同様
に最低限のパラメータ設定でMFを発生することができ
る。このことから、MFを発生させるのに必要な手順が
簡略化される。左右非対称なMFを発生させたい場合に
は、MFの左右の傾きを独立に調整できる機能も兼ね備
えており、対応できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ファジィ理論の応用を
ハードウエアで実現する際のメンバーシップ関数発生装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】あいまいな知識や情報を定量化して取り
扱えるファジィ理論は、近年、家電製品やプラント制御
などの分野でその応用が多数実現されている。ファジィ
理論の実用化にはソフトウエアによるものとハードウエ
アによるものとがあるが、最近では高速性への要求など
からファジィ専用のハードウエアが登場している。専用
ハードウエアにはデジタルタイプとアナログタイプがあ
るが、本発明はアナログタイプのファジィハードウエア
に関連している。
【0003】ファジィ理論ではあいまいさを含む情報は
メンバーシップ関数で記述されるため、ハードウエアに
はメンバーシップ関数を発生させる手段が要求される。
アナログタイプのハードウエアではメンバーシップ関数
の値は、例えばアナログ電圧で表現され、具体的なメン
バーシップ関数発生回路は差動増幅回路などで構成され
ていた。
【0004】図4に従来の差動増幅回路によるメンバー
シップ関数発生回路の例を示す。このメンバーシップ関
数発生回路は三角形型メンバーシップ関数と台形型メン
バーシップ関数を発生させるためのもので、その特徴は
メンバーシップ関数の左辺と右辺をそれぞれ独立に発生
させることである。
【0005】図4において、D1,D2はそれぞれメン
バーシップ関数の左辺と右辺を発生させるための差動増
幅回路である。入力VL1,VL2にはそれぞれメンバ
ーシップ関数の左辺の位置、右辺の位置が外部より与え
られる。また、可変抵抗RE1,RE2の値により、左
辺と右辺の傾きが独立に調整できる。メンバーシップ関
数の高さは、定電流源Q1,Q2の電流値I0 と負荷抵
抗RLの積で決まる。差動増幅回路D1,D2で発生し
たメンバーシップ関数の左辺、右辺は最小値演算回路Q
3により合成される。
【0006】この回路を用いれば、入力VL1,VL
2、可変抵抗RE1,RE2、電流値I0 (又は負荷抵
抗RL)の値をそれぞれ設定することで、図5及び図6
のように様々な形の三角形型、台形型メンバーシップ関
数を発生させることができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、反面、
このメンバーシップ関数発生回路は、メンバーシップ関
数設定の手順が複雑である。すなわち、調整すべきパラ
メータが、メンバーシップ関数左辺の位置と傾き、メン
バーシップ関数右辺の位置と傾き、メンバーシップ関数
の高さ、と多い。ところが、現実に使用されるメンバー
シップ関数は、図7及び図8のように左右対称の三角形
型や台形型が圧倒的に多い。左右対称な三角形型メンバ
ーシップ関数であれば、必要なパラメータはメンバーシ
ップ関数の中心位置と斜辺の傾き、メンバーシップ関数
の高さの三つだけであり、左右対称な台形型メンバーシ
ップ関数でも、それに上底の長さが加わるだけである。
このように、左右対称なメンバーシップ関数を発生させ
るという立場からみると、従来のメンバーシップ関数の
右辺と左辺をそれぞれ独立に設定する方法は必要以上に
煩雑である。
【0008】そこで本発明が解決すべき課題は、簡単な
手順で左右対称な三角形型メンバーシップ関数、台形型
メンバーシップ関数を発生させることが可能なアナログ
電圧タイプのメンバーシップ関数発生回路を提供するこ
とである。さらに、これに加え、必要な場合には左右非
対称な三角形型メンバーシップ関数、台形型メンバーシ
ップ関数も発生できるメンバーシップ関数発生回路を提
供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明のメンバーシップ関数発生回路は、メンバー
シップ値がアナログ電圧で表現されるメンバーシップ関
数発生回路において、(a)外部より与えられたメンバ
ーシップ関数の傾きと中心位置に従ってメンバーシップ
関数の一方の辺を発生する一辺発生回路と、(b)前記
一辺発生回路で発生したメンバーシップ関数の一方の辺
を中心位置を中心に左右対称に折り返すことによりメン
バーシップ関数の他方の辺を発生させる他辺発生回路
と、(c)前記一辺発生回路及び他辺発生回路で発生し
たメンバーシップ関数の一方及び他方の辺を、外部から
与えられた値に従ってメンバーシップ関数の高さ方向に
それぞれシフト、クリップする第1及び第2のクリップ
回路と、(d)前記第1及び第2のクリップ回路によっ
て生成されたメンバーシップ関数の一方及び他方の辺を
一つに合成する両辺合成回路と、(e)前記両辺合成回
路によって合成されたメンバーシップ関数の高さを、外
部から与えられた値に従って調整する高さ調整回路とを
備えたことを特徴とする。
【0010】前記メンバーシップ関数発生回路におい
て、メンバーシップ関数のそれぞれの辺の傾きを独立し
て調整する手段をさらに設けることができる。
【0011】
【作用】本発明によるメンバーシップ関数発生回路は、
外部から入力されたメンバーシップ関数の斜辺の傾きと
中心位置に従い、メンバーシップ関数の一方の辺を発生
させる。これを中心位置を中心に折り返すことで他方の
辺を発生させる。また、発生した一方の辺と他方の辺を
外部から入力された値に従い、メンバーシップ関数の高
さ方向にシフト、クリップすることで台形型メンバーシ
ップ関数の上底を発生させる。一方のメンバーシップ関
数と他方のメンバーシップ関数は合成され、さらにメン
バーシップ関数の高さが設定されて、最終的に左右対称
な三角形型メンバーシップ関数または台形型メンバーシ
ップ関数を発生させる。また、必要に応じてメンバーシ
ップ関数の左右の傾きを独立に調整することもできる。
【0012】
【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。
【0013】図1に本発明を実施した一例を示す。この
例では、回路は演算増幅器による反転回路2と非反転回
路7により構成されている。図中1はメンバーシップ関
数の一方の辺を発生させる回路であり、加算回路で構成
されている。2は1の出力からメンバーシップ関数の他
方の辺を発生させる反転回路、4,5は台形型メンバー
シップ関数の上底を発生させるクリップ回路付き加算回
路、6はメンバーシップ関数の一方の辺と他方の辺とを
合成すると同時に、メンバーシップ関数の高さを設定す
るクリップ回路付き加算回路、3,8は入力バッファ、
7は出力バッファである。
【0014】図1の回路において、入力VINはメンバ
ーシップ関数の中心位置電圧Vxにより横軸(入力軸)
方向にシフトされると同時に抵抗R0 と可変抵抗VRと
の比によって傾きが決定され、反転された形でA点に出
力される(図2(a)参照)。これがメンバーシップ関
数の一方の辺を形成することになる。A点の出力は次式
で表される。
【0015】 A=−(VR/R0 )・VIN−(VR/R0 )・Vx (1式) 加算回路1の出力は他方で反転回路2の入力となる。反
転回路2の出力B点ではA点の出力が横軸に対して反転
されて出力される。B点の出力はA点の出力をメンバー
シップ関数の中心位置電圧Vxを中心に横軸方向に対称
に折り返した形になっている(図2(a)参照)。この
B点の出力がメンバーシップ関数の他方の辺を形成す
る。B点の出力は次式になる。
【0016】 B=−A =(VR/R0 )・VIN+(VR/R0 )・Vx (2式) メンバーシップ関数の斜辺の傾きを変えるには可変抵抗
VRのみを調整すればよい。VRを可変すればA点の出
力の傾きが変わるとともに、B点の傾きもA点と左右対
称に変化するため、左右の傾きを一つの調整手段で同時
に設定することができる。
【0017】A点、B点の出力は次段のクリップ回路付
き加算回路4,5に入力される。一方、加算回路4,5
には入力バッファ3を経て台形型メンバーシップ関数の
上底設定値VW(VW<0v)が入力されている。A
点,B点の出力は縦軸方向にVWだけシフトされ、同時
に理想ダイオードにより0vでクリップされる。この結
果、C点,D点には台形型メンバーシップ関数の一方と
他方の辺が出力される(図2(b)参照)。なお、三角
形型メンバーシップ関数を発生させる場合は、VW=0
vとすればよい。C点,D点の出力は次式で表される。
なお、C<0v,D<0vである。
【0018】 C=(VR/R0 )・VIN+(VR/R0 )・Vx−VW (3式) D=−(VR/R0 )・VIN−(VR/R0 )・Vx−VW (4式) C点,D点の出力は次段の加算回路6の入力になる。加
算回路6には一方で入力バッファ8を経てメンバーシッ
プ関数の高さ設定値VHが入力される。加算回路6では
C点とD点の出力が合成され、VHだけ縦軸方向にシフ
トされる。同時に理想ダイオードにより0vでクリップ
され、メンバーシップ関数の下底部が形成される(図2
(c)参照)。加算回路6は反転回路であるためE点に
はメンバーシップ関数が反転された形で出力されてい
る。E点の出力は出力バッファである反転回路7により
反転されて最終的なメンバーシップ関数がVOとして出
力される。
【0019】結局、メンバーシップ関数の左右の傾きは
±VR/R0 、上底の長さは−2・VW・R0 /VR、
中心位置は−Vxとなる。
【0020】以上の実施例によれば、メンバーシップ関
数の横軸上の位置は入力値Vxのみで定まり、斜辺の傾
きはVRの調整のみで左右同時に可能である。このよう
に必要最小限の設定手順で左右対称な三角形型メンバー
シップ関数、台形型メンバーシップ関数を発生すること
ができる。
【0021】一方、図3に示すように加算回路4,5,
6の端子L1,L2,L3とR1,R2,R3に抵抗R
L1,RL2とRR1,RR2を接続することで左右の
傾きが非対称なメンバーシップ関数も発生させることが
できる。この場合、加算回路4と加算回路5のゲイン
は、RL1とRR1の値によりそれぞれ独立に可変で
き、また加算回路6についてもRL2とRR2により左
右の辺で独立にゲインを可変できる。
【0022】この図3に示す実施例では、メンバーシッ
プ関数の左辺の傾きは((RL1//R)/(RL2//
R))・(VR/R0 )となり、右辺の傾きは((RR
1//R)/(RR2//R))・(VR/R0 )となり、
メンバーシップ関数の左右の傾きを独立に調整できる。
【0023】このように本発明によれば、左右対称な三
角形型、台形型メンバーシップ関数を簡略な手順で設定
できるほか、必要に応じて左右非対称な三角形型、台形
型メンバーシップ関数も設定が可能である。
【0024】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、次の
ような効果を奏する。
【0025】 必要最低限のパラメータ、すなわちメ
ンバーシップ関数の中心位置、斜辺の傾き、高さを設定
するだけで左右対称な三角形型メンバーシップ関数を発
生させることができる。
【0026】 左右対称な台形型メンバーシップ関数
の場合は、上記パラメータに上底の長さを加えること
で、同様に最低限のパラメータ設定でメンバーシップ関
数を発生することができる。
【0027】 このように、設定が必要なパラメータ
が必要最小限であるため、メンバーシップ関数を発生さ
せるのに必要な手順が簡略化される。
【0028】 左右非対称なメンバーシップ関数を発
生させたい場合には、メンバーシップ関数の左右の傾き
を独立に調整できる機能も兼ね備えており、対応でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例を示す回路図である。
【図2】 図1の回路の各部の出力波形を示す波形図で
ある。
【図3】 本発明の他の実施例を示す回路図である。
【図4】 従来のメンバーシップ関数発生回路の例を示
す回路図である。
【図5】 従来の手法による三角形型メンバーシップ関
数の合成方法の説明図である。
【図6】 従来の手法による台形型メンバーシップ関数
の合成方法の説明図である。
【図7】 左右対称型の三角形型メンバーシップ関数の
例を示す説明図である。
【図8】 左右対称型の台形型メンバーシップ関数の例
を示す説明図である。
【符号の説明】
1:加算回路(一辺発生回路)、2:反転回路(他辺発
生回路)、3:入力バッファ、4:加算回路(第1のク
リップ回路)、5:加算回路(第2のクリップ回路)、
6:加算回路(両辺合成回路)、7:出力バッファ、
8:入力バッファ(高さ調整回路)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メンバーシップ値がアナログ電圧で表現
    されるメンバーシップ関数発生回路において、(a)外
    部より与えられたメンバーシップ関数の傾きと中心位置
    に従ってメンバーシップ関数の一方の辺を発生する一辺
    発生回路と、(b)前記一辺発生回路で発生したメンバ
    ーシップ関数の一方の辺を中心位置を中心に左右対称に
    折り返すことによりメンバーシップ関数の他方の辺を発
    生させる他辺発生回路と、(c)前記一辺発生回路及び
    他辺発生回路で発生したメンバーシップ関数の一方及び
    他方の辺を、外部から与えられた値に従ってメンバーシ
    ップ関数の高さ方向にそれぞれシフト、クリップする第
    1及び第2のクリップ回路と、(d)前記第1及び第2
    のクリップ回路によって生成されたメンバーシップ関数
    の一方及び他方の辺を一つに合成する両辺合成回路と、
    (e)前記両辺合成回路によって合成されたメンバーシ
    ップ関数の高さを、外部から与えられた値に従って調整
    する高さ調整回路とを備えたことを特徴とするメンバー
    シップ関数発生回路。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のメンバーシップ関数発生
    回路において、メンバーシップ関数のそれぞれの辺の傾
    きを独立して調整する手段をさらに設けたことを特徴と
    するメンバーシップ関数発生回路。
JP4184153A 1992-07-10 1992-07-10 メンバーシップ関数発生回路 Pending JPH0628502A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4184153A JPH0628502A (ja) 1992-07-10 1992-07-10 メンバーシップ関数発生回路
US08/086,120 US5305251A (en) 1992-07-10 1993-07-06 Membership function generator

Applications Claiming Priority (1)

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JP4184153A JPH0628502A (ja) 1992-07-10 1992-07-10 メンバーシップ関数発生回路

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Publication Number Publication Date
JPH0628502A true JPH0628502A (ja) 1994-02-04

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ID=16148297

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JP4184153A Pending JPH0628502A (ja) 1992-07-10 1992-07-10 メンバーシップ関数発生回路

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US (1) US5305251A (ja)
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5305251A (en) 1994-04-19

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