JPH0644390A - Membership value output circuit for fuzzy system - Google Patents

Membership value output circuit for fuzzy system

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JPH0644390A
JPH0644390A JP3289624A JP28962491A JPH0644390A JP H0644390 A JPH0644390 A JP H0644390A JP 3289624 A JP3289624 A JP 3289624A JP 28962491 A JP28962491 A JP 28962491A JP H0644390 A JPH0644390 A JP H0644390A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuzzy
output circuit
membership value
membership
value output
Prior art date
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Application number
JP3289624A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoru Takahashi
悟 高橋
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Hitachi Ltd
Akita Electronics Systems Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Akita Electronics Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0644390A publication Critical patent/JPH0644390A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide the membership value output circuit for fuzzy system which makes a non-Neuman type of the fuzzy system and can accelerate processing speed. CONSTITUTION:Flash type A/D converters 1a-1d composed of (n) pieces of comparators to compare an input signal with a reference voltage V and decoders to decode the outputs of these comparators are used for detecting the inclination angle of an inverted pendulum 4. Then, the membership values of respective fuzzy sets are instantaneously outputted from the respective A/D converters 1a-1d and processed by following respective CPU 7a-7c, and the Negative-Small and Positive-Small membership values are obtained.

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、ファジー推論によるフ
ァジーシステムに関し、特に高速制御が要求されるファ
ジーシステムのメンバーシップ値の出力方法において、
処理時間の短縮化が可能とされるファジーシステムのメ
ンバーシップ値出力回路に適用して有効な技術に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuzzy system based on fuzzy inference, and more particularly to a method for outputting membership values of a fuzzy system that requires high speed control
The present invention relates to a technique effectively applied to a membership value output circuit of a fuzzy system capable of shortening the processing time.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、たとえば“似ている”、“ほぼ同
じである”というような曖昧な関係を表現するために、
ファジー集合の概念を用いたファジーコンピュータ、フ
ァジーコントローラなどが開発され、この技術を組み込
んだ一般家電機器などのファジーシステムが登場してき
ている。
2. Description of the Related Art Recently, in order to express an ambiguous relationship such as "similar" or "almost the same",
Fuzzy computers and fuzzy controllers that use the concept of fuzzy sets have been developed, and fuzzy systems such as general home appliances that incorporate this technology have appeared.

【0003】これらのシステムに用いられるファジー推
論は、入力信号から各ファジー集合のメンバーシップ値
を出力するために、たとえばまず入力信号をA/D変換
し、次に各ファジー集合毎(一例としてNB,NM,N
S,Z,PS,PM,PBなど)に計算してメンバーシ
ップ値を出力するようになっている。
The fuzzy inference used in these systems, for example, first A / D-converts the input signal to output the membership value of each fuzzy set from the input signal, and then, for each fuzzy set (for example, NB). , NM, N
S, Z, PS, PM, PB, etc.) and the membership value is output.

【0004】なお、これに類似する技術としては、たと
えば株式会社岩波書店、1990年5月25日発行、
「岩波情報科学事典」P628〜P629に記載される
技術が挙げられる。
As a technique similar to this, for example, Iwanami Shoten Co., Ltd., issued May 25, 1990,
The techniques described in "Iwanami Encyclopedia of Information Science" P628 to P629 can be mentioned.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記のよう
な従来技術においては、ファジーシステム自体が非ノイ
マン型記述、すなわちノイマン型が持つ高速処理に対す
る限界を解決するために、一度に複数の命令を並列実行
することが可能であるという点について配慮がなされお
らず、処理速度の面において問題が生じている。
However, in the prior art as described above, the fuzzy system itself needs to execute a plurality of instructions at a time in order to solve the limitation of the non-Neumann type description, that is, the high speed processing of the Neumann type. No consideration has been given to the possibility of parallel execution, which causes a problem in terms of processing speed.

【0006】すなわち、従来のファジーシステムにおい
ては、入力信号のメンバーシップ値を求めるためにメモ
リに逐次アクセスしなければならず、処理に多大な時間
を要している。
That is, in the conventional fuzzy system, it is necessary to sequentially access the memory in order to obtain the membership value of the input signal, which requires a great deal of processing time.

【0007】一方、システムの処理速度を上げるために
は、CPUのスピードを上げることも考えられるが、高
速のファジーシステムを作るために価格的な面において
高価なものになってしまう。
On the other hand, in order to increase the processing speed of the system, it may be considered to increase the speed of the CPU, but it becomes expensive in terms of cost to make a high-speed fuzzy system.

【0008】そこで、本発明者は、並列実行が可能とさ
れる非ノイマン型コンピュータに着目し、この非ノイマ
ン型化のメリットをファジーシステムに流用できること
を見い出した。
Therefore, the present inventor has paid attention to a non-Neumann type computer capable of parallel execution and found that the merit of this non-Neumann type can be applied to a fuzzy system.

【0009】すなわち、本発明の目的は、ファジーシス
テムを非ノイマン型化し、処理速度の高速性を得ること
ができるファジーシステムのメンバーシップ値出力回路
を提供することにある。
That is, an object of the present invention is to provide a membership value output circuit of a fuzzy system, which can make the fuzzy system non-Neumann type and obtain high processing speed.

【0010】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
Among the inventions disclosed in the present application, a brief description will be given to the outline of typical ones.
It is as follows.

【0012】すなわち、本発明のファジーシステムのメ
ンバーシップ値出力回路は、ファジー推論によるメンバ
ーシップ関数を用いるファジーシステムのメンバーシッ
プ値出力回路であって、複数個のA/Dコンバータを組
み合わせ、これらのA/Dコンバータの各々の基準電圧
値をファジー領域の端の値に設定するものである。
That is, the membership value output circuit of the fuzzy system of the present invention is a membership value output circuit of the fuzzy system which uses a membership function by fuzzy inference, and a plurality of A / D converters are combined to form a membership value output circuit. The reference voltage value of each A / D converter is set to the value at the end of the fuzzy region.

【0013】この場合に、前記複数個のA/Dコンバー
タが組み合わされて構成されるメンバーシップ値出力回
路を1チップ化するようにしたものである。
In this case, the membership value output circuit constructed by combining the plurality of A / D converters is integrated into one chip.

【0014】[0014]

【作用】前記したファジーシステムのメンバーシップ値
出力回路によれば、複数個のA/Dコンバータを組み合
わせることにより、各ファジー集合毎のメンバーシップ
値のデジタル値を瞬時に並列出力することができる。
According to the membership value output circuit of the fuzzy system described above, the digital value of the membership value for each fuzzy set can be instantaneously output in parallel by combining a plurality of A / D converters.

【0015】これにより、並列処理によって処理速度を
高速化し、処理時間を短縮することができる。
As a result, the processing speed can be increased by parallel processing and the processing time can be shortened.

【0016】[0016]

【実施例】図1は本発明の一実施例であるファジーシス
テムのメンバーシップ値出力回路におけるA/Dコンバ
ータを示す概略構成図、図2は本実施例のメンバーシッ
プ値出力回路におけるメンバーシップ関数の表現を示す
説明図、図3は本実施例のメンバーシップ値出力回路を
倒立振子の傾き角度の検出に適用した場合を示す概略構
成図である。
1 is a schematic configuration diagram showing an A / D converter in a membership value output circuit of a fuzzy system which is an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a membership function in the membership value output circuit of this embodiment. And FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a case where the membership value output circuit of this embodiment is applied to the detection of the tilt angle of the inverted pendulum.

【0017】まず、図1により本実施例のファジーシス
テムのメンバーシップ値出力回路におけるA/Dコンバ
ータの構成を説明する。
First, the configuration of the A / D converter in the membership value output circuit of the fuzzy system of this embodiment will be described with reference to FIG.

【0018】本実施例のメンバーシップ値出力回路にお
けるA/Dコンバータは、たとえばファジー推論による
メンバーシップ関数を用い、フラッシュ型のA/Dコン
バータ1とされ、入力信号を基準電圧V1 ,V2 と比較
するn個のコンパレータ2と、これらのコンパレータ2
の出力をデコードするデコーダ3とから構成され、メン
バーシップ値がnビットで出力されるようになってい
る。
The A / D converter in the membership value output circuit of this embodiment is a flash type A / D converter 1 using, for example, a membership function based on fuzzy inference, and the input signals are reference voltages V 1 and V 2. N comparators 2 to be compared with, and these comparators 2
And a decoder 3 that decodes the output of the membership number, and the membership value is output in n bits.

【0019】基準電圧V1 ,V2 は、それぞれA/D変
換の際のUpper基準電圧、Lower基準電圧を与
えるものであり、この基準電圧V1 ,V2 に各ファジー
集合のファジー領域値、たとえば図2に示すように
1 、x2 、x3 、x4 を与えることによって各ファジ
ー集合毎のメンバーシップ値、Small(x)、Me
dium(x)、Big(x)がそれぞれ出力される。
The reference voltages V 1 and V 2 respectively provide an Upper reference voltage and a Lower reference voltage at the time of A / D conversion. The fuzzy region values of each fuzzy set are given to the reference voltages V 1 and V 2 , respectively. For example, as shown in FIG. 2, by giving x 1 , x 2 , x 3 , x 4 , the membership value for each fuzzy set, Small (x), Me
dim (x) and Big (x) are output respectively.

【0020】この場合に、各A/Dコンバータ1の基準
電圧V1 ,V2 を、Small領域への適合度はV1
2 、V2 =x1 とすればよく、またMedium領域
の左側はV1 =x2 、V2 =x1 、右側はV1 =x4
2 =x3 とし、さらにBig領域ではV1 =x4 、V
2 =x3 となる。
In this case, the adaptability of the reference voltages V 1 and V 2 of each A / D converter 1 to the Small region is V 1 =
x 2 and V 2 = x 1 , and V 1 = x 2 and V 2 = x 1 on the left side of the medium area and V 1 = x 4 on the right side,
V 2 = x 3, and in the Big area, V 1 = x 4 , V
2 = x 3 .

【0021】次に、本実施例の作用について、倒立振子
4の傾き角度の検出に適用した場合を図3により説明す
る。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG. 3 when it is applied to the detection of the tilt angle of the inverted pendulum 4.

【0022】始めに、倒立振子4の傾きは、角度センサ
5に機械的に伝わるものとする。そして、この角度セン
サ5の出力はアンプ6を通して、たとえば、1°当り0.
1Vに正規化される。
First, the inclination of the inverted pendulum 4 is mechanically transmitted to the angle sensor 5. The output of the angle sensor 5 is passed through the amplifier 6 and is, for example, 0.
Normalized to 1V.

【0023】この場合に、メンバーシップ関数を図2と
同様に3つのファジー集合からなるものとし、それぞれ
Negative−Small、Zero、Posit
ive−Smallとすると、これらの集合からメンバ
ーシップ値を出力するためには、それぞれ1個、2個、
1個のA/Dコンバータ1a〜1dが必要である。
In this case, the membership function is made up of three fuzzy sets as in FIG. 2, and each of them is Negative-Small, Zero, and Position.
With ive-Small, in order to output the membership value from these sets, 1, 2,
One A / D converter 1a-1d is required.

【0024】続いて、A/Dコンバータ1a〜1dのU
pper−Reference−Voltageと、L
ower−Reference−Voltageとを1
つの基準電圧Vより分圧し、V1 、V2 、V3 、V4
いう4つの電圧を取り出して図3のように各A/Dコン
バータ1a〜1dに入力する。
Then, U of the A / D converters 1a to 1d
pper-Reference-Voltage and L
power-Reference-Voltage and 1
One of the pressure than the partial reference voltage V, V 1, V 2, V 3, V 4 retrieves the four voltage that is input to the A / D converter 1a~1d as in FIG.

【0025】たとえば、Negative−Small
領域のA/Dコンバータ1aには電圧V1 およびV2
Zero領域の一方のA/Dコンバータ1bには電圧V
1 およびV2 、他方のA/Dコンバータ1cには電圧V
3 およびV4 、Positive−Small領域のA
/Dコンバータ1dには電圧V3 およびV4 が入力され
る。
For example, Negative-Small
For the A / D converter 1a in the region, voltages V 1 and V 2 ,
The voltage V is applied to one A / D converter 1b in the Zero region.
1 and V 2 , the voltage V on the other A / D converter 1c
3 and V 4 , A of the Positive-Small region
The voltages V 3 and V 4 are input to the / D converter 1d.

【0026】これにより、各A/Dコンバータ1a〜1
dからは、瞬時にして各ファジー集合のメンバーシップ
値がそれぞれ出力され、次の各CPU7a〜7cで処理
され、Negative−Small、Zero、Po
sitive−Smallの出力を得ることができる。
As a result, each of the A / D converters 1a-1
From d, the membership value of each fuzzy set is instantly output, processed by each of the next CPUs 7a to 7c, and processed by Negative-Small, Zero, Po.
The output of the passive-Small can be obtained.

【0027】従って、本実施例によれば、4個のフラッ
シュ型のA/Dコンバータ1a〜1dを使用することに
より、各ファジー集合毎のメンバーシップ値を並行出力
することができるので、従来技術、たとえば1つのA/
Dコンバータでノイマン型の処理を80236のCPU
を用いた場合に比べて約15000倍の高速化が可能と
なり、これによって処理時間を短縮することができる。
Therefore, according to the present embodiment, the membership value for each fuzzy set can be output in parallel by using the four flash type A / D converters 1a to 1d. , For example, one A /
Neumann type processing by D converter 80236 CPU
It is possible to achieve a speedup of about 15,000 times as compared with the case of using, and thus the processing time can be shortened.

【0028】また、A/Dコンバータ1a〜1dによる
メンバーシップ値出力回路を1チップ化した場合には、
従来のLSIと同様に実装および設計が容易となり、フ
ァジーシステムのコンパクト化が可能となる。
When the membership value output circuit by the A / D converters 1a to 1d is integrated into one chip,
As with the conventional LSI, mounting and design are easy, and the fuzzy system can be made compact.

【0029】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the embodiments and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

【0030】たとえば、本実施例のメンバーシップ値出
力回路については、一例として倒立振子4の傾き角度の
検出に適用した場合について説明したが、本発明は前記
実施例に限定されるものではなく、画像処理システム、
音声認識システム、エキスパートシステム、さらに一般
家電機器などについても広く適用可能であり、特に高速
応答が要求される制御システムに良好に適用できる。
For example, the membership value output circuit of the present embodiment has been described by way of example when it is applied to the detection of the tilt angle of the inverted pendulum 4, but the present invention is not limited to the above embodiment. Image processing system,
It is widely applicable to voice recognition systems, expert systems, general household appliances, etc., and is particularly suitable for control systems that require high-speed response.

【0031】また、A/Dコンバータ1については、フ
ラッシュ型の他に、逐次比較型または二重種分型などの
A/Dコンバータについても適用可能である。
Further, the A / D converter 1 can be applied not only to the flash type but also to a successive approximation type or a dual type type A / D converter.

【0032】[0032]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
It is as follows.

【0033】すなわち、複数個のA/Dコンバータを組
み合わせ、これらのA/Dコンバータの各々の基準電圧
値をファジー領域の端の値に設定することにより、各フ
ァジー集合毎のメンバーシップ値のデジタル値を瞬時に
並列出力することができるので、処理速度の高速化が可
能となり、処理時間の短縮化を図ることができる。
That is, by combining a plurality of A / D converters and setting the reference voltage value of each of these A / D converters to the value at the end of the fuzzy region, the digitalization of the membership value for each fuzzy set is performed. Since the values can be instantaneously output in parallel, the processing speed can be increased and the processing time can be shortened.

【0034】この結果、特に高速化の要求される制御シ
ステムに良好に適用され、処理時間の短縮化が可能とさ
れるファジーシステムのメンバーシップ値出力回路を得
ることができる。
As a result, it is possible to obtain a membership value output circuit of a fuzzy system, which can be favorably applied to a control system that requires particularly high speed and can shorten the processing time.

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

【図1】本発明の一実施例であるファジーシステムのメ
ンバーシップ値出力回路におけるA/Dコンバータを示
す概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an A / D converter in a membership value output circuit of a fuzzy system which is an embodiment of the present invention.

【図2】本実施例のメンバーシップ値出力回路における
メンバーシップ関数の表現を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an expression of a membership function in the membership value output circuit of this embodiment.

【図3】本実施例のメンバーシップ値出力回路を倒立振
子の傾き角度の検出に適用した場合を示す概略構成図で
ある。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a case where the membership value output circuit of the present embodiment is applied to detection of an inclination angle of an inverted pendulum.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1a〜1d A/Dコンバータ 2 コンパレータ 3 デコーダ 4 倒立振子 5 角度センサ 6 アンプ 7a〜7c CPU 1, 1a-1d A / D converter 2 Comparator 3 Decoder 4 Inverted pendulum 5 Angle sensor 6 Amplifier 7a-7c CPU

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ファジー推論によるメンバーシップ関数
を用いるファジーシステムのメンバーシップ値出力回路
であって、複数個のA/Dコンバータを組み合わせ、該
A/Dコンバータの各々の基準電圧値をファジー領域の
端の値に設定し、各ファジー集合毎のメンバーシップ値
のデジタル値を瞬時に並列出力することを特徴とするフ
ァジーシステムのメンバーシップ値出力回路。
1. A membership value output circuit of a fuzzy system using a membership function by fuzzy inference, wherein a plurality of A / D converters are combined, and each reference voltage value of the A / D converters in a fuzzy region. A fuzzy system membership value output circuit, which is set to the end value and instantaneously outputs the digital value of the membership value for each fuzzy set in parallel.
【請求項2】 前記複数個のA/Dコンバータが組み合
わされて構成されるメンバーシップ値出力回路を1チッ
プ化することを特徴とする請求項1記載のファジーシス
テムのメンバーシップ値出力回路。
2. The membership value output circuit of a fuzzy system according to claim 1, wherein the membership value output circuit configured by combining the plurality of A / D converters is integrated into one chip.
JP3289624A 1991-11-06 1991-11-06 Membership value output circuit for fuzzy system Pending JPH0644390A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6144628A (en) * 1996-04-05 2000-11-07 Fujitsu Limited Information reproducing method using varying laser power for magneto-optical recording medium and magneto-optical reproducing device
WO2011024660A1 (en) 2009-08-31 2011-03-03 有限会社渥美不動産アンドコーポレーション Weeding device

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