JPH0635508A - Fuzzy controller - Google Patents

Fuzzy controller

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Publication number
JPH0635508A
JPH0635508A JP19244192A JP19244192A JPH0635508A JP H0635508 A JPH0635508 A JP H0635508A JP 19244192 A JP19244192 A JP 19244192A JP 19244192 A JP19244192 A JP 19244192A JP H0635508 A JPH0635508 A JP H0635508A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuzzy
control
signal
input
rule
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP19244192A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Minoru Takeuchi
稔 竹内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
Priority to JP19244192A priority Critical patent/JPH0635508A/en
Publication of JPH0635508A publication Critical patent/JPH0635508A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a fuzzy controller which can fetch a phenomenon that continues for a long period. CONSTITUTION:An input processing part 1 compares various input signals received from a process controlled system with the set value and output the deviation of these signals. Then a correcting part 22 detects a case where certain condition lasts for a fixed period or longer for the input signals. A fuzzy controller consists of both parts 1 and 22 and a fuzzy control part which performs a fuzzy operation based on the deviation signal given from the part 1 and the 'IF-THEN rule' and outputs a control signal.

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、プロセス制御対象から
与えられる入力信号と内部の設定値との偏差についてフ
ァジー演算を施し、プロセス制御対象へ制御信号を出力
するファジー制御装置に関し、更に詳しくは、その制御
性を向上させるように改善するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuzzy control device for performing a fuzzy operation on a deviation between an input signal given from a process control object and an internal set value and outputting a control signal to the process control object. , To improve its controllability.

【0002】[0002]

【従来の技術】プロセス制御分野に用いられるファジー
制御装置は、一般に、プロセス制御対象にある各種セン
サ等の入力信号e1 ,e2 (温度信号,圧力信号等)を
入力し、これにファジー演算を施して、当該プロセス制
御対象に設置されているアクチュエータ等へ制御信号u
を出力する構成を採用している。特に、ファジー演算と
しては、制御ルール”IF THENルール”を用いる
のが一般的である。即ち、”入力信号e1 が負、かつ入
力信号e2 が正の時に、出力する制御信号uを現在の値
yから少しだけ(Δy)上げる”という制御ルール(”
IF THENルール”)を、”IF e1 >0,e2
<0 THEN u=y+Δy”のように表現して制御
信号uを得ている。そして、全ての場合を想定してこの
ような制御ルールを組み立て、ファジー制御を構築して
いる。このようなファジー制御装置は、以上のような制
御ルールをテーブル状に備えており、各種の入力信号に
最も適した制御信号を出力することができるものであ
る。
2. Description of the Related Art A fuzzy controller used in the field of process control generally receives input signals e 1 and e 2 (temperature signal, pressure signal, etc.) of various sensors, etc., which are subject to process control, and inputs fuzzy operation thereto. Control signal u to the actuator or the like installed in the process control target.
Is adopted. In particular, the control rule "IF THEN rule" is generally used as the fuzzy operation. That is, when the input signal e 1 is negative and the input signal e 2 is positive, the output control signal u is slightly increased (Δy) from the current value y.
IF THEN rule ")," IF e 1 > 0, e 2
<0 THEN u = y + Δy ”is used to obtain the control signal u. Then, assuming all cases, such a control rule is assembled and fuzzy control is constructed. The control device has the above-described control rules in a table form and can output the control signal most suitable for various input signals.

【0003】上記のようなファジー制御装置にあって
は、例えば、プロセス制御対象からの今回の入力サンプ
ル値PVk と、前回の入力サンプル値PVk-1 の差分Δ
PVk=PVk −PVk-1 を採用するもの、または、前
回の差分ΔPVk-1 をも参照して2階差分値Δ2 PVk
=ΔPVk −ΔPVk-1 を採用するもの、が一般的であ
り、特に、制御周期が短い場合には瞬時のデータを取り
込んで最適な制御信号を得ることができるので、きわめ
て正確な制御を行うことができる。
In the above fuzzy control device, for example, the difference Δ between the current input sample value PV k and the previous input sample value PV k−1 from the process control target.
PV k = PV k −PV k−1 is adopted, or the second-order difference value Δ 2 PV k is also referred to by referring to the previous difference ΔPV k−1.
= ΔPV k −ΔPV k−1 is generally used. Especially, when the control cycle is short, instantaneous data can be taken in to obtain an optimum control signal, so that extremely accurate control can be performed. It can be carried out.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】通常、このようなファ
ジー制御にあっては、比較的長期間(数日間)にわたる
制御を行う場合には、当日の入力サンプル値、前日の入
力サンプル値との差分を求めるようにして制御動作を実
行している。しかしながら、特殊なプロセス制御対象に
あっては、数時間または数日間もの長期間にわたって継
続する入力信号を取り込まないと前述の制御ルールを行
使することができない、というものもあり、このような
特殊な制御対象を扱う場合には、特別にその制御対象に
合致したプログラムを作成し、制御装置の外部にこのプ
ログラムを設置して対処する必要があった。このよう
に、短時間毎に制御ルールを行使するファジー制御装置
は、長期間の継続現象を取り込むことができないという
問題があった。本発明は以上のような問題を解決するこ
とを課題とし、どのような制御対象にも合致できるよう
なファジー制御装置を実現することを目的とする。
Generally, in such fuzzy control, when performing control over a relatively long period (several days), the input sample value of the current day and the input sample value of the previous day are compared. The control operation is executed so as to obtain the difference. However, in the case of a special process control target, there are some cases in which the above-mentioned control rule cannot be exercised unless an input signal that continues for a long period of hours or days is acquired. When dealing with a controlled object, it was necessary to specially create a program that matched the controlled object and install this program outside the control device to deal with it. As described above, the fuzzy control device that exercises the control rule every short time has a problem that it cannot take in the continuous phenomenon for a long time. An object of the present invention is to solve the above problems, and an object thereof is to realize a fuzzy control device that can match any control target.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明は、プロセス制御対象から種々の入力信号を受
けて設定値と比較しその偏差を出力する入力処理部と、
前記入力処理部から与えられた偏差信号に基づき”IF
THENルール”に従うファジー演算を施して制御信
号を出力するファジー制御部とからなるファジー制御装
置において、前記入力信号についてある条件が一定期間
以上連続して続いた場合を検出する補正部を設けたこと
を特徴とするファジー制御装置である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention which achieves such an object is provided with an input processing unit which receives various input signals from a process control target, compares them with a set value, and outputs a deviation thereof.
Based on the deviation signal given from the input processing unit, "IF
A fuzzy control device including a fuzzy control unit that performs a fuzzy operation according to a "THEN rule" and outputs a control signal, wherein a correction unit that detects a case in which a certain condition of the input signal continues for a certain period or more is provided. Is a fuzzy control device.

【0006】[0006]

【作用】本発明のファジー制御装置は、装置に入力され
る入力信号が一定期間、即ち長期間にわたって、ある条
件を連続して続けた場合に、ファジー制御にかかる演算
を実行して制御信号を得る。
The fuzzy control device of the present invention executes the operation related to the fuzzy control and outputs the control signal when the input signal input to the device continues for a certain period of time, that is, a certain condition continuously. obtain.

【0007】[0007]

【実施例】以下、図面を用いて本発明を詳細に説明す
る。図1は、本発明のファジー制御装置の構成概念図で
あり、本発明装置は、入力処理部1とファジー演算処理
部2の二つの大きなブロックから構成され、更に出力信
号を生成する補償部3を備える。
The present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram of the configuration of a fuzzy control apparatus of the present invention. The inventive apparatus is composed of two large blocks, an input processing section 1 and a fuzzy operation processing section 2, and further a compensating section 3 for generating an output signal. Equipped with.

【0008】入力処理部1は、プロセス制御対象(図示
せず)からの入力サンプル値PVn(k)と、設定値信号S
n(k)とを受け、次の演算を行うブロックである。尚、
整数nはプロセス制御対象から与えられる入力信号の数
であり、例えば、この実施例では、n=16(16点)
とし、16種類の異なった信号を入力することができる
ものとする。演算の種類は、対象とする現在の入力サン
プル値PVn(k)について、前回の入力サンプル値PV
n(k-1)との差分ΔPVn(k)=PVn(k)−PVn(k-1)、前
回の差分ΔPVn(k-1)を用いた2階差分Δ2 PVn(k)=
ΔPVn(k)−ΔPVn(k-1)、偏差DVn(k)=PVn(k)−
SVn(k)、偏差の差分ΔDVn(k)=DVn(k)−DVn(k-
1)、前回の偏差の差分ΔDVn(k-1)を用いた2階差分Δ
2 DVn(k)=ΔDVn(k)−ΔDVn(k-1)等を算出するも
のである。実際には、上記の演算を全て行うこともな
く、当該ファジー制御に用いる値のみを演算する。
The input processing unit 1 receives an input sample value PV n (k) from a process control target (not shown) and a set value signal S.
This block receives V n (k) and performs the next calculation. still,
The integer n is the number of input signals given from the process control target. For example, in this embodiment, n = 16 (16 points).
It is assumed that 16 different signals can be input. The type of calculation is the previous input sample value PV for the current input sample value PV n (k) of interest.
n (k-1) difference ΔPV n (k) with = PV n (k) -PV n (k-1), 2 -order difference delta 2 PV n with the last differential ΔPV n (k-1) ( k) =
ΔPV n (k) -ΔPV n (k-1), deviation DV n (k) = PV n (k)-
SV n (k), deviation difference ΔDV n (k) = DV n (k) −DV n (k-
1), the second-order difference Δ using the previous difference ΔV n (k-1)
2 DV n (k) = ΔDV n (k) −ΔDV n (k-1) etc. are calculated. Actually, only the values used for the fuzzy control are calculated without performing all the above calculations.

【0009】ファジー演算処理部2は、入力処理部1か
ら与えられるn点(16点)の信号について、ファジー
演算を行うファジー演算部21、入力サンプル値PV
n(k)を常に取り込み、この入力サンプル値PVn(k)が一
定の条件を満たしているか否かを判断してこの値を保持
する補正部22、分、時間、日数、期間等を計数する時
計部23を備えるブロックである。ここで、前述の一定
条件とは、入力サンプル値PVn(k)と前回の入力サンプ
ル値PVn(k-1)とを比較してその差が一定範囲内にあ
る、というような条件であり、補正部22は常時このよ
うな入力サンプル値の条件適合判断を行っている。時計
部23はタイマ的な機能をも有しており、一定時間、一
定日数を計数すると、補正部22へアラーム出力を発す
る。
The fuzzy operation processing unit 2 performs a fuzzy operation on an n-point (16-point) signal supplied from the input processing unit 1, and the input sample value PV.
n (k) is always taken in, and it is judged whether or not this input sample value PV n (k) satisfies certain conditions, and the correction unit 22 that holds this value, counts minutes, hours, days, periods, etc. This block is provided with a clock unit 23. Here, the above-mentioned constant condition is such a condition that the input sample value PV n (k) is compared with the previous input sample value PV n (k-1) and the difference is within a certain range. Therefore, the correction unit 22 always makes such a condition conformance determination of the input sample value. The clock unit 23 also has a timer-like function, and outputs an alarm output to the correction unit 22 when a certain period of time and a certain number of days are counted.

【0010】補償部3は、補正部22からの補正信号を
受け、必要に応じて、この補正信号にゲインGm を掛
け、更にバイアスBm を加算(または減算)する機能を
有し、スイッチSWにより補正信号をオーバーライドし
て制御信号MVm(k)を出力する構成である。ここで、m
はプロセス制御対象へ与える制御信号の数であり、例え
ば4点(m=1,2,3,4)へ出力可能なものとす
る。即ち、このファジー制御装置は、プロセス制御対象
の最高16点からの入力信号を得、ファジー演算を施し
て、このプロセス制御対象の最高4点へ制御信号を与え
ることができるものである。尚、補償部3は、制御信号
MVm(k)に対する増分ΔMVm(k)を出力することもあ
る。
The compensating unit 3 has a function of receiving the correction signal from the correction unit 22, multiplying the correction signal by a gain G m , and adding (or subtracting) the bias B m , if necessary, and using a switch. The control signal MV m (k) is output by overriding the correction signal by SW. Where m
Is the number of control signals to be given to the process control target, and can be output to, for example, 4 points (m = 1, 2, 3, 4). That is, this fuzzy control device can obtain input signals from up to 16 points of the process control object, perform fuzzy calculation, and give control signals to up to 4 points of the process control object. The compensator 3 may output the increment ΔMV m (k) with respect to the control signal MV m (k).

【0011】次に、このように構成した本発明装置に設
定される、制御ルールの例を図2に表す。本発明装置に
設定される制御ルールの特徴は、前提条件として、ある
一定条件(図2の例では条件1,2,3)が長期間連続
する、という条件を組み入れたものである。例えば、制
御ルール1にあっては、条件PV1 (温度、流量等のプ
ロセス量)が値140を越している状態が8日から12
日連続しているという前提条件に基づき、プロセス制御
出力MV1 をΔMV1 =−0.1減少させる、という制
御を実行する。そして、プログラミングを行う際は、”
IF 8<DD<12,PV1 >140 THEN Δ
MV1 =−0.1”(DDは日数)のように記述する。
ルール2も同様な制御で同じように記述する。このルー
ル2は、条件PV1 が値140を越している状態が10
日から12日連続しているという前提条件に基づき、プ
ロセス制御出力MV1 をΔMV1 =−0.2だけ減少さ
せる、という制御であり、ルール1と同様に、”IF
10<DD<12,PV1 >140 THEN ΔMV
1 =−0.1”(DDは日数)のように記述する。以下
も同様にして、条件となるプロセス量PV2 ,PV3
PV4 ,PV5 ,PV6 が連続する日数に応じて、制御
出力MV1 の増分ΔMV1 を変化させる。
Next, FIG. 2 shows an example of control rules set in the apparatus of the present invention having such a configuration. A feature of the control rule set in the device of the present invention is that a condition that a certain fixed condition (conditions 1, 2 and 3 in the example of FIG. 2) continues for a long time is incorporated as a precondition. For example, in the control rule 1, the condition PV 1 (process amount such as temperature and flow rate) exceeds the value 140 from 8th to 12th.
Based on the precondition that it is continuous for a day, control is performed to decrease the process control output MV 1 by ΔMV 1 = −0.1. And when programming, "
IF 8 <DD <12, PV 1 > 140 THEN Δ
MV 1 = -0.1 "(DD is the number of days) it describes as.
Rule 2 is similarly described with similar control. The rule 2 is 10 when the condition PV 1 exceeds the value 140.
Based on the precondition that it is 12 consecutive days from the day, the control is to decrease the process control output MV 1 by ΔMV 1 = −0.2.
10 <DD <12, PV 1 > 140 THEN ΔMV
1 = -0.1 "(DD is the number of days). The same applies to the following process conditions PV 2 , PV 3 , PV 3 ,
Depending on the number of days the PV 4, PV 5, PV 6 is continuous, varying the increment .DELTA.MV 1 control output MV 1.

【0012】以上のように構成された、図1に示す本発
明装置の動作を説明する。通常は、入力処理部1におい
て、入力された信号PVn(k)について、予め設定された
設定値SVn(k)との偏差DVn(k)=PVn(k)−SVn(k)
を演算し、ファジー演算処理部2内のファジー演算部2
1に送出する。ファジー演算部21は設定されている制
御ルールに応じてファジー制御演算を行い、その制御出
力を補償部3へ送信している。一方、補正部22は、入
力処理部1から値PVn(k)と値DVn(k)とを取り入れる
とともに時計部23からの日数情報を取り入れており、
前提条件の一部である日数管理を行い、前述のような制
御ルールにおける前提条件(定めた日数、所定の条件が
連続する)を満たすと補正信号を補償部3へ送出する。
補償部3では、必要に応じて、補正信号に比例ゲインG
m を乗算し、バイアスBm を加算する。更に、ファジー
演算部21からの制御信号に補正部22の補正信号をオ
ーバーライドする際は、スイッチ手段SWを介して加え
合わせる。このようにして、補償部3から制御信号MV
m(k)またはその増分MVm(k)が出力される。
The operation of the apparatus of the present invention shown in FIG. 1 constructed as above will be described. Normally, in the input processing unit 1, the deviation DV n (k) = PV n (k) −SV n (k) of the input signal PV n (k) from the preset setting value SV n (k). )
And the fuzzy operation unit 2 in the fuzzy operation processing unit 2
Send to 1. The fuzzy calculation unit 21 performs a fuzzy control calculation according to the set control rule, and sends the control output to the compensation unit 3. On the other hand, the correction unit 22 incorporates the value PV n (k) and the value DV n (k) from the input processing unit 1 and incorporates the number-of-days information from the clock unit 23,
The management of the number of days, which is a part of the preconditions, is performed, and when the preconditions in the control rule as described above (the number of days defined and the predetermined conditions continue) are satisfied, a correction signal is sent to the compensating unit 3.
In the compensator 3, if necessary, the proportional gain G is added to the correction signal.
multiplied by m, adds the bias B m. Further, when the correction signal of the correction unit 22 is overridden by the control signal from the fuzzy calculation unit 21, the control signal is added via the switch means SW. In this way, the compensator 3 outputs the control signal MV.
m (k) or its increment MV m (k) is output.

【0013】以上のように、通常の瞬時変化を扱うプロ
セス量のファジー制御を実現できるとともに、今まで外
付けのソフトウェアで対応していた、何日も同じような
状態を連続維持してからファジー信号を出力させるよう
なファジー制御をも実現することができる。
As described above, it is possible to realize the fuzzy control of the process amount that normally handles instantaneous changes, and to continuously maintain the same state for many days, which has been supported by external software until now, and then fuzzy. Fuzzy control that outputs a signal can also be realized.

【0014】[0014]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
1台のファジー制御装置内において、短時間におきる現
象のファジー制御と、長期間にわたる現象の双方を対象
としてファジー制御を実現できる。
As described above, according to the present invention,
In a single fuzzy controller, fuzzy control can be realized for both a short-term phenomenon and a long-term phenomenon.

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

【図1】本発明を実施したファジー制御装置の構成概念
図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram of the configuration of a fuzzy control device embodying the present invention.

【図2】本発明装置に設定される制御ルールの例を表す
図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a control rule set in the device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 入力処理部 2 ファジー演算処理部 21 ファジー演算部 22 補正部 23 時計部 3 補償部 1 Input Processing Section 2 Fuzzy Calculation Processing Section 21 Fuzzy Calculation Section 22 Correction Section 23 Clock Section 3 Compensation Section

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】プロセス制御対象から種々の入力信号を受
けて設定値と比較しその偏差を出力する入力処理部と、
前記入力処理部から与えられた偏差信号に基づき”IF
THENルール”に従うファジー演算を施して制御信
号を出力するファジー制御部とからなるファジー制御装
置において、前記入力信号についてある条件が一定期間
以上連続して続いた場合を検出する補正部を設けたこと
を特徴とするファジー制御装置。
1. An input processing unit which receives various input signals from a process control target, compares the input signals with a set value, and outputs a deviation thereof.
Based on the deviation signal given from the input processing unit, "IF
A fuzzy control device including a fuzzy control unit that performs a fuzzy operation according to a "THEN rule" and outputs a control signal, wherein a correction unit that detects a case in which a certain condition of the input signal continues for a certain period or more is provided. Fuzzy control device.
JP19244192A 1992-07-20 1992-07-20 Fuzzy controller Pending JPH0635508A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101049191B1 (en) * 2010-11-03 2011-07-14 허동석 A insert for after the construction possible

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101049191B1 (en) * 2010-11-03 2011-07-14 허동석 A insert for after the construction possible

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