JPH0675936A - Method and device for sampling teacher signal in multivariable system - Google Patents

Method and device for sampling teacher signal in multivariable system

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JPH0675936A
JPH0675936A JP4250805A JP25080592A JPH0675936A JP H0675936 A JPH0675936 A JP H0675936A JP 4250805 A JP4250805 A JP 4250805A JP 25080592 A JP25080592 A JP 25080592A JP H0675936 A JPH0675936 A JP H0675936A
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sampling
series information
input
output
signal
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JP4250805A
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Japanese (ja)
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Osamu Hanagata
理 花形
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

PURPOSE:To provide method/device for sampling a teacher signal by which time required for a calculation processing is appropriate and the convergence of an input/ output relation is satisfactory by sampling a part with much quantity of information in the output signal waveform of an unknown system and setting the number of the teacher signals which are to be learned by a multilayered perceptron to be appropriate. CONSTITUTION:An input part 21 samples a time sequential information signal xj which the unknown system 3 outputs at the interval of prescribed time. An output signal xj is inputted to a differential part 22, and the differential vector xj of the output signal xj is operated. An inner product operation part 24 calculates the cosine values of the differential vector xj of the output signal xj and a differential vector xj-1 at a previous sampling point. A comparison part 25 operates an angle thetaj which the two differential vectors make based on the cosine values. When the angle thetaj is compared with a reference value theta0 and the angle thetaj is equal or larger than the reference value theta0 the sample value xj is adopted as the teacher signal. When it is smaller, it is not adopted as the teacher signal. The teacher signal of the time sequential information which is thus selected is used for the learning of the multilayered perceptron.

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、ニューラルネットワー
ク等の多変数システムにおける教師信号のサンプリング
方法およびその装置、特にパーセプトロンを使用した多
変数システムにおける教師信号のサンプリング方法およ
びその装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for sampling a teacher signal in a multivariable system such as a neural network, and more particularly to a method and apparatus for sampling a teacher signal in a multivariable system using a perceptron.

【0002】[0002]

【従来の技術】入出力の関数関係が未知であるシステム
の入出力関係の同定方法として、従来から、多層パーセ
プトロンを用い、誤差逆伝播法で学習させる方法が知ら
れている。
2. Description of the Related Art As a method of identifying the input / output relationship of a system in which the input / output functional relationship is unknown, a method of learning by an error backpropagation method using a multilayer perceptron has been conventionally known.

【0003】多層パーセプトロンは、多入力1出力の単
位ユニットが、信号を伝達するリンクによって層状に多
数結合されたネットワークである。各々のリンクには結
合の強さを表すウェイトと呼ばれる係数が定義されてい
る。
The multi-layer perceptron is a network in which a large number of unit units each having multiple inputs and one output are connected in layers by links for transmitting signals. A coefficient called a weight that represents the strength of the connection is defined for each link.

【0004】各単位ユニットは、リンクによって入力側
に結合されている他のいくつかのユニットの出力にリン
クのウェイトを乗じたものを入力として受け取る。受け
取られた入力は加算され、入力の総和が計算される。こ
の入力の総和と単位ユニットの入出力関数に従ってその
単位ユニットの出力が決まる。この出力は出力側リンク
を通じて、次の単位ユニットへと伝えられてゆく。
Each unit receives as input the output of several other units coupled to the input by the link times the weight of the link. The inputs received are added and the sum of the inputs is calculated. The output of the unit is determined according to the sum of this input and the input / output function of the unit. This output is transmitted to the next unit unit through the output side link.

【0005】多層パーセプトロンにおいては、同じ層内
にある単位ユニット間のリンクやフィードバックリンク
はなく、信号の流れは、入力層→中間層→・・・→出力
層の入力層側から出力層側に一方向である。多層パーセ
プトロンとは、以上のような動作により、未知のシステ
ムの入出力間の関数関係を推定する等の用途に使用され
るものである。
In the multi-layer perceptron, there is no link or feedback link between unit units in the same layer, and the signal flow is from the input layer side to the intermediate layer → ... → The output layer side to the output layer side. One way. The multi-layer perceptron is used for the purpose of estimating the functional relationship between the input and output of an unknown system by the above operation.

【0006】以上述べたような多層パーセプトロンのウ
ェイトを教師信号と呼ばれる信号を用いて調整し、未知
のシステムの入出力関係を推定可能な状態にすること
を、学習するという。この学習に使用される教師信号
は、入出力関係を推定する未知のシステムの実際の入出
力データをサンプリングして使用する。ここで、この未
知のシステムから得られる出力情報が時系列情報である
場合について述べる。
Learning to adjust the weights of the multi-layer perceptron as described above by using a signal called a teacher signal so that the input / output relationship of an unknown system can be estimated is called learning. The teacher signal used for this learning samples and uses actual input / output data of an unknown system for estimating the input / output relationship. Here, a case where the output information obtained from this unknown system is time series information will be described.

【0007】以下、多層パーセプトロン10に入力され
る時系列情報のサンプリング方法について説明する。図
7は、サンプリング間隔を短くして時系列情報Aをサン
プリングする場合を示す図である。図8は、サンプリン
グ間隔を長くして時系列情報Aをサンプリングする場合
を示す図である。ここで、図7および図8のいずれにお
いても、それぞれサンプリング間隔は一定となってい
る。
A method of sampling the time series information input to the multilayer perceptron 10 will be described below. FIG. 7 is a diagram showing a case where the time-series information A is sampled with a short sampling interval. FIG. 8 is a diagram showing a case where the time-series information A is sampled with a long sampling interval. Here, the sampling interval is constant in each of FIGS. 7 and 8.

【0008】未知のシステムの出力する時系列情報A
は、図7および図8に示す(...、tj-1 、tj 、t
j+1 、...)(j=整数)のタイミングで順次サンプ
リング(標本化)され、計算機に接続された測定装置
(図示せず)から前記計算機にサンプリングデータ(出
力サンプル)として入力される。この出力サンプルは、
対応する未知のシステムに入力されるデータ(入力サン
プル)とともに前記計算機に記憶される。
Time-series information A output by an unknown system
Are shown in FIGS. 7 and 8 (..., t j-1 , t j , t).
j + 1 ,. . . ) (J = integer), the data is sequentially sampled (sampled) and input as sampling data (output sample) to the computer from a measuring device (not shown) connected to the computer. This output sample is
It is stored in the computer together with the data (input sample) input to the corresponding unknown system.

【0009】この記憶されたサンプリングデータは、上
述したような多層パーセプトロン10に学習を行わせる
際の教師信号(入出力サンプル)として使用される。実
際には、未知のシステムの出力する時系列情報は、多層
パーセプトロン10の入力層11の単位ユニット110
の数だけ存在し、時系列情報Aと同様に計算機に記憶さ
れ、対応する未知のシステムへの入力サンプルとともに
多層パーセプトロン10の入出力サンプルとして使用さ
れる。
The stored sampling data is used as a teacher signal (input / output sample) when the multilayer perceptron 10 as described above is trained. Actually, the time series information output by the unknown system is the unit unit 110 of the input layer 11 of the multilayer perceptron 10.
Are stored in the computer in the same manner as the time series information A, and are used as input / output samples of the multilayer perceptron 10 together with input samples to the corresponding unknown system.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の多変数システム(多層パーセプトロン)における教
師信号のサンプリング方法およびその装置においては、
教師信号(入出力サンプル)を予め設定された一定時間
間隔で、未知のシステムの出力信号波形を標本化するよ
うに構成されていたので、未知のシステムの入出力関係
の同定の精度を上げようとしてサンプリング間隔を短く
した場合、多層パーセプトロンが学習すべき教師信号の
数が著しく増大し、計算処理に長時間を要し、また、い
わゆる過学習等が発生し、多層パーセプトロンの入出力
関係が収束しにくいという問題がある。一方、サンプリ
ングの時間間隔を長くした場合、計算処理に要する計算
処理に要する時間は短くなる。しかし、この場合、誤っ
た学習を行う可能性が高くなる。
As described above, in the conventional teaching signal sampling method and apparatus in a multivariable system (multilayer perceptron),
Since the teacher signal (input / output sample) was configured to sample the output signal waveform of the unknown system at a preset fixed time interval, improve the accuracy of identifying the input / output relation of the unknown system. If the sampling interval is shortened as, the number of teacher signals to be learned by the multi-layer perceptron will significantly increase, the calculation process will take a long time, and so-called over-learning will occur. There is a problem that it is difficult to do. On the other hand, when the sampling time interval is lengthened, the time required for the calculation process is shortened. However, in this case, there is a high possibility that wrong learning will be performed.

【0011】本発明は以上に述べたような問題点に鑑み
てなされたものであり、未知のシステムの出力信号波形
の内、信号の変化の大きい部分(情報量の多い部分)を
主にサンプリングし、多層パーセプトロンに学習させよ
うとする教師信号の数を適正にすることが可能であり、
この結果、計算処理に要する時間が妥当で、しかも多層
パーセプトロンにおける入出力関係の収束のよい多変数
システムにおける教師信号のサンプリング方法およびそ
の装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and mainly samples a portion (a portion having a large amount of information) of a signal change in an output signal waveform of an unknown system. However, it is possible to make the number of teacher signals to be learned by the multilayer perceptron appropriate,
As a result, it is an object of the present invention to provide a teacher signal sampling method and its apparatus in a multivariable system in which the time required for the calculation processing is appropriate and the input / output relation of the multilayer perceptron is well converged.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の多変数システムにおける教師信号のサン
プリング方法およびその装置は、独立した1つの信号入
力に対して第一の演算を行い、複数の演算処理結果を出
力し、これらの演算結果に対して第二の演算を行い、複
数の演算処理結果を出力し、前記第二の演算結果に対し
て第三の演算を行い、複数の演算処理結果を出力する多
層パーセプトロンを使用し、時系列信号を、ある時間間
隔を有するサンプリング点でサンプリングし、そのサン
プリング値から前記時系列情報の前記サンプリング点で
の微分ベクトルを順次演算し、一時記憶し、前記サンプ
リング点以前のサンプリング点での前記時系列情報の前
記微分ベクトルと、前記サンプリング点での前記時系列
情報の微分ベクトルに基づいて、前記サンプリング点で
の前記時系列情報のサンプリング値の有意性を判定し、
前記有意性の判定において、有意と判定されたサンプリ
ング値を多層パーセプトロンの教師信号として使用す
る。
In order to achieve the above object, a teaching signal sampling method and apparatus in a multivariable system according to the present invention performs a first operation on one independent signal input. , Outputting a plurality of operation processing results, performing a second operation on these operation results, outputting a plurality of operation processing results, performing a third operation on the second operation results, Using a multilayer perceptron for outputting the calculation processing result, the time series signal is sampled at sampling points having a certain time interval, and the differential vector at the sampling point of the time series information is sequentially calculated from the sampling value, Temporarily storing, the differential vector of the time series information at the sampling points before the sampling point, and the differential vector of the time series information at the sampling points. Based on, to determine the significance of the sampled values of the time-series information at the sampling point,
In the determination of the significance, the sampling value determined to be significant is used as the teacher signal of the multilayer perceptron.

【0013】また、前記時系列情報のサンプリング値の
有意性の判定を、前記サンプリング点の前記時系列情報
の微分ベクトルと、前記サンプリング点以前のサンプリ
ング点での前記時系列情報の微分ベクトルの作る角度
を、この二つの微分ベクトルの内積の値に基づいて演算
し、前記角度が一定の値以上であることをもって行うこ
とを特徴とする。
Further, the significance of the sampling value of the time series information is determined by creating a differential vector of the time series information at the sampling point and a differential vector of the time series information at sampling points before the sampling point. It is characterized in that the angle is calculated based on the value of the inner product of these two differential vectors and the angle is equal to or greater than a certain value.

【0014】また、独立した1つの信号入力に対して第
一の演算を行い、複数の演算処理結果を出力する入力ノ
ードを複数個有する入力処理手段と、該入力処理手段内
の複数の入力ノードから複数の演算結果を入力して第二
の演算を行い、複数の演算処理結果を出力する少なくと
も1段の中間ノードを複数個有する中間処理手段と、該
中間処理手段内の複数の中間ノードから複数の演算処理
結果を入力して第三の演算を行い、1つの出力信号を出
力する複数の出力ノードを有する出力処理手段とを有す
る多層パーセプトロンを有し、未知のシステムから出力
される時系列信号を、ある時間間隔を有するサンプリン
グ点でサンプリングし、そのサンプリング値から前記時
系列情報の前記サンプリング点での微分ベクトルを順次
演算し、一時記憶し、前記サンプリング点以前のサンプ
リング点での前記時系列情報の前記微分ベクトルと、前
記サンプリング点での前記時系列情報の微分ベクトルに
基づいて、前記サンプリング点での前記時系列情報のサ
ンプリング値の有意性を判定し、前記有意性の判定にお
いて、有意と判定されたサンプリング値を多層パーセプ
トロンの教師信号として使用し、未知のシステムの入出
力関係を同定する。
Further, an input processing means having a plurality of input nodes for performing a first calculation on one independent signal input and outputting a plurality of calculation processing results, and a plurality of input nodes in the input processing means. From a plurality of intermediate nodes in the intermediate processing means having a plurality of at least one intermediate node for outputting a plurality of arithmetic processing results and outputting a plurality of arithmetic processing results A time series output from an unknown system having a multilayer perceptron having an output processing means having a plurality of output nodes for inputting a plurality of arithmetic processing results and performing a third arithmetic operation and outputting one output signal The signal is sampled at sampling points having a certain time interval, the differential vector of the time-series information at the sampling points is sequentially calculated from the sampling values, and temporarily stored. , The significance vector of the sampling value of the time-series information at the sampling point based on the differential vector of the time-series information at the sampling point before the sampling point and the differential vector of the time-series information at the sampling point. The sampling value determined to be significant in the determination of the significance is used as a teacher signal of the multi-layer perceptron to identify the input / output relationship of the unknown system.

【0015】また、前記時系列情報のサンプリング値の
有意性の判定を、前記サンプリング点の前記時系列情報
の微分ベクトルと、前記サンプリング点以前のサンプリ
ング点での前記時系列情報の微分ベクトルの作る角度
を、この二つの微分ベクトルの内積の値に基づいて演算
し、前記角度が一定の値以上であることをもって行うこ
とを特徴とする。
Further, the significance of the sampling value of the time series information is determined by making a differential vector of the time series information at the sampling point and a differential vector of the time series information at sampling points before the sampling point. It is characterized in that the angle is calculated based on the value of the inner product of these two differential vectors and the angle is equal to or greater than a certain value.

【0016】また、独立した1つの信号入力に対して第
一の演算を行い、複数の演算処理結果を出力する入力ノ
ードを複数個有する入力処理手段と、該入力処理手段内
の複数の入力ノードから複数の演算結果を入力して第二
の演算を行い、複数の演算処理結果を出力する少なくと
も1段の中間ノードを複数個有する中間処理手段と、該
中間処理手段内の複数の中間ノードから複数の演算処理
結果を入力して第三の演算を行い、1つの出力信号を出
力する複数の出力ノードを有する出力処理手段とを有す
る多層パーセプトロンを有し、時系列信号を、ある時間
間隔を有するサンプリング点でサンプリングする手段
と、そのサンプリング値から前記時系列情報の前記サン
プリング点での微分ベクトルを順次演算し、一時記憶す
る手段と、前記サンプリング点以前のサンプリング点で
の前記時系列情報の前記微分ベクトルと、前記サンプリ
ング点での前記時系列情報の微分ベクトルに基づいて、
前記サンプリング点での前記時系列情報のサンプリング
値の有意性を判定する手段と、前記有意性の判定におい
て、有意と判定されたサンプリング値を多層パーセプト
ロンの教師信号として使用する手段を有する。
Further, an input processing means having a plurality of input nodes for performing a first calculation on one independent signal input and outputting a plurality of calculation processing results, and a plurality of input nodes in the input processing means. From a plurality of intermediate nodes in the intermediate processing means having a plurality of at least one intermediate node for outputting a plurality of arithmetic processing results and outputting a plurality of arithmetic processing results A multilayer perceptron having an output processing means having a plurality of output nodes for outputting a single output signal by inputting a plurality of arithmetic processing results and outputting a single output signal is provided. Means for sampling at the sampling point, means for sequentially calculating a differential vector of the time-series information at the sampling point from the sampling value, and temporarily storing the differential vector; It said differential vector of the time-series information of the ring points previous sampling point, based on the differential vector of the time-series information at the sampling point,
It has means for determining the significance of the sampling value of the time-series information at the sampling point, and means for using the sampling value determined as significant in the significance determination as a teacher signal of the multilayer perceptron.

【0017】また、前記時系列情報のサンプリング値の
有意性の判定する手段は、前記サンプリング点の前記時
系列情報の微分ベクトルと、前記サンプリング点以前の
サンプリング点での前記時系列情報の微分ベクトルの作
る角度を、この二つの微分ベクトルの内積の値に基づい
て演算し、前記角度が一定の値以上であることを検出す
る手段によることを特徴とする。
The means for determining the significance of the sampling value of the time-series information includes a differential vector of the time-series information at the sampling point and a differential vector of the time-series information at sampling points before the sampling point. Is calculated based on the value of the inner product of the two differential vectors to detect that the angle is equal to or greater than a certain value.

【0018】[0018]

【作用】未知のシステムの出力信号を一定時間間隔でサ
ンプリングし、それぞれのサンプリング点での出力信号
波形の微分値ベクトルを演算する。この微分値ベクトル
と、それぞれのサンプリング点の一つ前のサンプリング
点での信号波形の微分値ベクトルから未知のシステムの
出力信号波形の変化点を抽出し、この変化点のみを教師
信号として計算機に記憶することにより、未知のシステ
ムの出力信号の内、情報量が多い点のみを多層パーセプ
トロンの入力とすることができる。この結果、単に等時
間間隔でサンプリングする場合に比べて教師信号の数が
適正となり、計算橇時間が妥当なものとなる。また、そ
れぞれの教師信号のもつ情報量が多い(有意である)た
め多層パーセプトロンの同定する入出力関係が収束しや
すく、また、その精度は高くなる。
The output signal of the unknown system is sampled at constant time intervals, and the differential value vector of the output signal waveform at each sampling point is calculated. From this differential value vector and the differential value vector of the signal waveform at the sampling point immediately before each sampling point, the change point of the output signal waveform of the unknown system is extracted, and only this change point is used as a teacher signal in the computer. By storing, only the point having a large amount of information in the output signal of the unknown system can be input to the multilayer perceptron. As a result, the number of teacher signals becomes appropriate and the sled time becomes appropriate as compared with the case of simply sampling at equal time intervals. Further, since each teacher signal has a large amount of information (significant), the input / output relationship identified by the multilayer perceptron is easily converged, and its accuracy is increased.

【0019】[0019]

【実施例】以下、実施例を説明する。図1は本発明の多
変数システムにおける教師信号のサンプリング方法およ
びその装置に適用される多層パーセプトロン10の構成
を示す図である。図1において、多層パーセプトロン1
0は、入力層11、中間層13、出力層15から構成さ
れ、各層間が図1に示すような結合関係(入力層と中間
層の結合12、および中間層と出力層の結合14)を有
する3層パーセプトロンである。入力層11、中間層1
3、および出力層15は、それぞれk個、m個、n個の
単位ユニット(ノード)110a〜110k、130a
〜130m、150a〜150nから構成される階層で
ある。
EXAMPLES Examples will be described below. FIG. 1 is a diagram showing a structure of a multilayer perceptron 10 applied to a teacher signal sampling method and its apparatus in a multivariable system of the present invention. In FIG. 1, a multilayer perceptron 1
0 is composed of the input layer 11, the intermediate layer 13, and the output layer 15, and the layers have the coupling relations (the coupling between the input layer and the intermediate layer 12 and the coupling between the intermediate layer and the output layer 14) as shown in FIG. It is a three-layer perceptron having. Input layer 11, middle layer 1
3 and the output layer 15 are k, m, and n unit units (nodes) 110a to 110k and 130a, respectively.
˜130 m, 150 a to 150 n.

【0020】ここで、入力層11に含まれる単位ユニッ
ト110の数は同定を行う未知の関数の入力変数の数で
あり、出力層15に含まれる単位ユニット150の数は
出力変数の数である。中間層13に含まれる単位ユニッ
ト130の初期の数は任意である。また、単位ユニット
110a〜110k、130a〜130m、150a〜
150nは、それぞれ計算機(図示せず)上において、
ソフトウェアで構成されるものである。
Here, the number of unit units 110 included in the input layer 11 is the number of input variables of the unknown function for identification, and the number of unit units 150 included in the output layer 15 is the number of output variables. . The initial number of the unit units 130 included in the mid layer 13 is arbitrary. Also, the unit units 110a to 110k, 130a to 130m, 150a to
150n is on a computer (not shown),
It is composed of software.

【0021】以下、多層パーセプトロン10の動作につ
いて説明する。入力層11と中間層13は入力層と中間
層の結合12の矢印で示されるような結合関係を有し、
中間層13と出力層15は中間層と出力層の結合14の
矢印で示されるような結合関係を有している。
The operation of the multilayer perceptron 10 will be described below. The input layer 11 and the intermediate layer 13 have a coupling relationship as indicated by an arrow of the coupling 12 of the input layer and the intermediate layer,
The intermediate layer 13 and the output layer 15 have a coupling relationship as indicated by an arrow of the coupling 14 between the intermediate layer and the output layer.

【0022】ここで、中間層13に含まれる単位ユニッ
ト130i(i=1、2、...m)について動作を説
明する。単位ユニット130iは、入力層11に含まれ
る単位ユニット110j(j=1、2、...k)の出
力Yj に、単位ユニット110jと単位ユニット130
iの結合の強さを表す数値、ウェイトWijを乗算した値
の総和を入力とし、その入力に対してある非線形関数f
を施した値Yi を出力する。つまり、単位ユニット13
0の出力Yi と単位ユニット110の出力Yj には、
The operation of the unit unit 130i (i = 1, 2, ..., M) included in the intermediate layer 13 will be described. The unit unit 130i includes the unit unit 110j and the unit unit 130 in the output Y j of the unit unit 110j (j = 1, 2, ..., K) included in the input layer 11.
A numerical value representing the coupling strength of i, the sum of the values obtained by multiplying the weights W ij are input, and a certain nonlinear function f is applied to the input.
The value Y i subjected to is output. That is, the unit unit 13
The output Y j 0 of the output Y i and basic unit 110,

【数1】 の関係が成り立つ。[Equation 1] The relationship is established.

【0023】中間層13に含まれる単位ユニット130
iと出力層15に含まれる単位ユニット150h の間に
も同様の関係が成り立つ。つまり、単位ユニット150
hの出力Yh (h=1、2、...n)単位ユニット1
30の出力Yi には、
Unit unit 130 included in the intermediate layer 13
The same relationship holds between i and the unit unit 150 h included in the output layer 15. That is, the unit unit 150
Output Y h of h (h = 1, 2, ... N) Unit unit 1
The output Y i of 30 is

【数2】 の関係が成り立つ。ここで、関数gは、上記関数fに対
応する非線形関数であり、通常g=fである。また、W
hiは、上記ウェイトWijに対応する結合の強さを表す数
値である。
[Equation 2] The relationship is established. Here, the function g is a non-linear function corresponding to the above-mentioned function f, and usually g = f. Also, W
hi is a numerical value representing the strength of the bond corresponding to the weight W ij .

【0024】未知のシステムの入力値と出力値の組み合
わせのサンプル(教師信号)が充分多数存在する場合、
以上述べた多層パーセプトロン10に前記未知のシステ
ムの入力値のサンプルを入力し、この入力値に対する多
層パーセプトロン10の出力と、対応する未知のシステ
ムの出力値のサンプルを比較し、多層パーセプトロン1
0の出力と未知のシステムの出力値のサンプルの値が一
致するように上記ウェイトWhiおよびウェイトWijを調
節する(以下、これを学習するという)。この操作を充
分な回数繰り返すことにより、多層パーセプトロン10
は未知のシステムの入出力関係の同定を行う。
When there are a sufficient number of samples (teacher signals) of combinations of input values and output values of an unknown system,
A sample of the input value of the unknown system is input to the multilayer perceptron 10 described above, and the output of the multilayer perceptron 10 with respect to this input value is compared with the sample of the output value of the corresponding unknown system.
The weights W hi and W ij are adjusted so that the output of 0 and the sample value of the output value of the unknown system match (hereinafter, this is referred to as learning). By repeating this operation a sufficient number of times, the multilayer perceptron 10
Identifies the input / output relationship of an unknown system.

【0025】多層パーセプトロン10の形式において、
3層以上の階層を有するパーセプトロンについては、中
間層(3層以上の多層パーセプトロンにおいて、入力層
と出力層以外の階層)の単位ユニット数を充分に数多く
用意すれば、あらゆる未知のシステムの入出力の関数関
係が任意の精度で近似できることが知られている。
In the form of a multilayer perceptron 10,
For perceptrons with three or more layers, if the number of unit units in the middle layer (layers other than the input layer and output layer in a multilayer perceptron of three or more layers) is sufficiently large, the input / output of any unknown system It is known that the functional relation of can be approximated with arbitrary accuracy.

【0026】また、多層パーセプトロン10に上記学習
をさせる方法としては、誤差逆伝播法と呼ばれる方法が
有力なものとして知られている。誤差逆伝播法は、未知
のシステムのp番目の出力サンプルZp ’と多層パーセ
プトロン10の出力Zp の誤差の2乗の総和を最小にす
る方法である。この2乗誤差の総和を損失関数Eとす
る。損失関数Eは、
As a method for causing the multilayer perceptron 10 to perform the learning, a method called an error back propagation method is known to be effective. Backpropagation method is a method that minimizes the sum of squares of the errors in the output Z p of the p-th output sample Z p 'and multilayer perceptron 10 of the unknown system. The sum of the squared errors is a loss function E. The loss function E is

【数3】 ただし、(式3)においてwは入力サンプル数である。
と表すことができる。
[Equation 3] However, in (Equation 3), w is the number of input samples.
It can be expressed as.

【0027】この各ウェイトWhi、Wijに関する各勾配
(gradient)方向に各ウェイトWhi、Wijを修
正する。この方法は、最急降下法に相当する。つまり、
学習前のウェイトWhi、Whiと学習後のウェイト
hi’、Wij’は、
[0027] Each weight W hi, each weight in each gradient (gradient) direction about W ij W hi, to modify the W ij. This method corresponds to the steepest descent method. That is,
Weights W hi and W hi before learning and weights W hi 'and W ij ' after learning are

【数4】 [Equation 4]

【数5】 および、[Equation 5] and,

【数6】 [Equation 6]

【数7】 のような関係となる。[Equation 7] It becomes a relationship like.

【0028】図2は、本発明を実現するサンプリング装
置1の構成を示す図である。図2において、計算機2
は、サンプリング装置1を実現する、CPU、メモリ、
I/O回路等(図示せず)から構成される一般的なディ
ジタル計算機である。以下、説明の便宜のため、サンプ
リング装置1のハードウェアの動作は適宜省略して記述
する。未知のシステム3は入出力関係の同定の対象とな
るシステムである。説明の便宜上、この実施例において
は、未知のシステム3が1入力、1出力のシステムの場
合について述べる。従って、多層パーセプトロン10も
1入力、1出力の多層パーセプトロンとなる。サンプリ
ング部20は、未知のシステム3に入力信号を与え、そ
の出力信号をサンプリングする部分である。
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the sampling device 1 for implementing the present invention. In FIG. 2, computer 2
Is a CPU, a memory, which realizes the sampling device 1.
This is a general digital computer including an I / O circuit and the like (not shown). Hereinafter, for convenience of description, the operation of the hardware of the sampling apparatus 1 will be omitted as appropriate. The unknown system 3 is a system whose input / output relation is identified. For convenience of explanation, in this embodiment, the case where the unknown system 3 is a one-input, one-output system will be described. Therefore, the multilayer perceptron 10 is also a one-input, one-output multilayer perceptron. The sampling section 20 is a section that gives an input signal to the unknown system 3 and samples the output signal thereof.

【0029】図3は、サンプリング部20の構成を示す
図である。図3において、入力部21は、未知のシステ
ム3の出力信号を一定時間間隔でサンプリングする部分
である。微分部22は、入力部21でサンプリングされ
た未知のシステム3の出力信号を微分し、微分ベクトル
を演算する部分である。記憶部23は、微分部22から
得られた微分ベクトルを次のサンプリング点まで記憶す
る部分である。
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the sampling section 20. In FIG. 3, the input unit 21 is a unit that samples the output signal of the unknown system 3 at constant time intervals. The differentiating unit 22 is a unit that differentiates the output signal of the unknown system 3 sampled by the input unit 21 and calculates a differential vector. The storage unit 23 is a unit that stores the differential vector obtained from the differentiating unit 22 up to the next sampling point.

【0030】内積演算部24は、微分部22で得られた
微分ベクトルと、記憶部23に記憶された前回のサンプ
リング点の微分ベクトルの内積を演算し、これら二つの
ベクトルのつくる余弦(コサイン)値cosθを演算す
る部分である。比較部25は、内積演算部24で得られ
た余弦値を基準値(cosθ0 )と比較する部分であ
る。記憶部26は、基準値(cosθ0 )を記憶する回
路である。
The inner product calculating unit 24 calculates the inner product of the differential vector obtained by the differentiating unit 22 and the differential vector at the previous sampling point stored in the storage unit 23, and the cosine of these two vectors is generated. This is a part for calculating the value cos θ. The comparison unit 25 is a unit that compares the cosine value obtained by the inner product calculation unit 24 with the reference value (cos θ 0 ). The storage unit 26 is a circuit that stores a reference value (cos θ 0 ).

【0031】記憶部27は、比較部25から出力される
サンプリング点決定信号に基づき、入力部21から出力
される未知のシステム3の出力信号のサンプリング値
(出力サンプル)を、それに対応する未知のシステム3
の入力値(入力サンプル)とともに記憶する部分であ
る。出力部28は、上記入力サンプルを未知のシステム
3に出力する部分である。以上述べたサンプリング装置
1の各部分は、ハードウェア的に構成されているか、ソ
フトウェア的に構成されているかを問わないものとす
る。また、出力部28とその他の部分は、同一計算機上
に構成されているか、別々の計算機に構成されているか
を問わないものとする。
Based on the sampling point determination signal output from the comparison unit 25, the storage unit 27 outputs the sampling value (output sample) of the output signal of the unknown system 3 output from the input unit 21 to the corresponding unknown value. System 3
This is a part to be stored together with the input value (input sample) of The output unit 28 is a unit that outputs the input sample to the unknown system 3. Each part of the sampling device 1 described above may be configured as hardware or software. Further, the output unit 28 and other portions may be configured on the same computer or on different computers.

【0032】以下、動作について説明する。図4は、本
発明のサンプリング方法の原理を説明する図である。以
下、図4を参照して説明する。出力部28から一定時間
間隔で出力される、未知のシステム3への入力信号Yに
対して、図4(A)に示すような信号(時系列情報)が
未知のシステム3より出力されている。
The operation will be described below. FIG. 4 is a diagram explaining the principle of the sampling method of the present invention. Hereinafter, description will be given with reference to FIG. With respect to the input signal Y to the unknown system 3 which is output from the output unit 28 at a constant time interval, a signal (time series information) as shown in FIG. 4A is output from the unknown system 3. .

【0033】入力部21は、一定時間間隔で、図4中に
示す(...、tj-1 、tj 、tj+1 、...)の各点
で未知のシステム3の出力信号をサンプリングする。こ
の時点でのサンプリング点はtj であり、上記各点での
サンプリング値はそれぞれxj-1 、xj 、xj+1 であ
る。つまり、入力部21でのサンプリング点は図7およ
び図8に示したサンプリング点と同様に、等時間間隔に
並んでいることになる。
The input unit 21 outputs the unknown system 3 at each point (..., t j-1 , t j , t j + 1 , ...) Shown in FIG. 4 at a constant time interval. Sample the signal. The sampling point at this point is t j , and the sampling values at the above points are x j−1 , x j , and x j + 1 , respectively. That is, the sampling points at the input unit 21 are arranged at equal time intervals, like the sampling points shown in FIGS. 7 and 8.

【0034】サンプリングされた出力信号xj は微分部
22に入力され、出力信号xj の微分ベクトルxj ’が
演算される。ここで、微分ベクトルxj ’の演算方法に
は種々のものが考えられる。例えば、上記各サンプリン
グ点(...、tj-1 、tj 、tj+1 、...)の近傍
に、さらにサンプリング点を設け、未知のシステム3の
出力信号をサンプリングし、各サンプリング点と、その
近傍のサンプリング点のサンプル値から微分ベクトルx
j ’を近似する。あるいは、サンプリング点とその一つ
前のサンプリング点でのサンプル値から微分ベクトルx
j ’を近似するといった方法が考えられる。
The sampled output signal x j is input to the differentiator 22, and the differential vector x j 'of the output signal x j is calculated. Here, various methods of calculating the differential vector x j 'can be considered. For example, sampling points are further provided near the above sampling points (..., t j-1 , t j , t j + 1 , ...) And the output signal of the unknown system 3 is sampled. The differential vector x from the sampling points and the sample values at the sampling points in the vicinity
approximate j '. Alternatively, the differential vector x can be calculated from the sampling values at the sampling point and the sampling point immediately before it.
A method of approximating j 'can be considered.

【0035】微分部22で演算された微分ベクトルxj
は、記憶部23および内積演算部24に入力される。記
憶部23では、微分ベクトルxj ’を次のサンプリング
点まで記憶する。内積演算部24は、上記微分ベクトル
j ’の他に記憶部23より、一つ前のサンプリング点
での微分ベクトルxj-1 ’が入力される。内積演算部2
4では、微分ベクトルxj ’と微分ベクトルxj-1 ’の
内積を計算し、両者の余弦値を計算する。つまり、
The differential vector x j calculated by the differentiator 22
Is input to the storage unit 23 and the inner product calculation unit 24. The storage unit 23 stores the differential vector x j 'up to the next sampling point. In addition to the differential vector x j ′, the inner product computing unit 24 receives the differential vector x j−1 ′ at the previous sampling point from the storage unit 23. Inner product calculation unit 2
In 4, the inner product of the differential vector x j 'and the differential vector x j-1 ' is calculated, and the cosine value of both is calculated. That is,

【数8】 の演算を行う。[Equation 8] Is calculated.

【0036】内積演算部24で計算された余弦値cos
θj は比較部25に入力され、角度θj が演算される。
この角度θj は記憶部26に記憶される基準値θ0 と比
較される。角度θj が基準値θ0 より同値か大きい場
合、サンプル点決定信号が活性化され、記憶回路27は
未知のシステム3の出力信号のサンプル値xj を教師信
号の出力サンプルとして記憶し、また、この時点での未
知のシステム3への入力信号Yj を教師信号の入力サン
プルとして記憶し、多層パーセプトロン10に対して出
力する。
Cosine value cos calculated by the inner product calculating unit 24
θ j is input to the comparison unit 25, and the angle θ j is calculated.
This angle θ j is compared with the reference value θ 0 stored in the storage unit 26. When the angle θ j is equal to or larger than the reference value θ 0 , the sample point determination signal is activated, the storage circuit 27 stores the sample value x j of the output signal of the unknown system 3 as the output sample of the teacher signal, and The input signal Y j to the unknown system 3 at this time is stored as an input sample of the teacher signal and is output to the multilayer perceptron 10.

【0037】角度θj が基準値θ0 より小さい場合、サ
ンプリング点tj でのサンプリング値xj は記憶され
ず、教師信号として採用されない。以上で一つのサンプ
リング値についての処理を終了する。このような処理が
各サンプリング値について行われる。なお、角度θj
基準値θ0 が同値の場合のサンプリング値xj の取扱は
以上述べた限りではなく、このサンプリング値xj を記
憶せず、教師信号として採用しないよう構成してもよ
い。
When the angle θ j is smaller than the reference value θ 0 , the sampling value x j at the sampling point t j is not stored and is not adopted as a teacher signal. With that, the processing for one sampling value is completed. Such processing is performed for each sampling value. Note that the handling of the sampling value x j when the angle θ j and the reference value θ 0 are the same is not limited to the above description, and the sampling value x j may not be stored and adopted as a teacher signal. .

【0038】図4においては、サンプリング点tj にお
けるサンプリング値xj は、微分ベクトルxj-1 ’と微
分ベクトルxj ’のなす角度θj が基準値θ0 より小さ
いため、教師信号として採用されない。一方、サンプリ
ング点tj+1 におけるサンプリング値xj+1 は、微分ベ
クトルxj ’と微分ベクトルxj+1 ’のなす角度θj+1
が基準値θ0 より大きいため、教師信号として採用され
る。
In FIG. 4, the sampling value x j at the sampling point t j is adopted as a teacher signal because the angle θ j formed by the differential vector x j-1 'and the differential vector x j ' is smaller than the reference value θ 0. Not done. On the other hand, the sampling value x j + 1 at the sampling point t j + 1 is the angle θ j + 1 formed by the differential vector x j ′ and the differential vector x j + 1 ′.
Is larger than the reference value θ 0 , it is used as a teacher signal.

【0039】多層パーセプトロン10に入力された教師
信号の入力サンプルおよび出力サンプルは多層パーセプ
トロン10の学習に使用される。多層パーセプトロン1
0での学習の際の動作は、上述の通りである。
The input samples and output samples of the teacher signal input to the multilayer perceptron 10 are used for learning of the multilayer perceptron 10. Multilayer Perceptron 1
The operation at the time of learning with 0 is as described above.

【0040】図5は、サンプリング装置1を図7および
図8に示す未知のシステム3の出力信号波形に適用した
場合に、教師信号として採用されたサンプリング値に対
応するサンプリング点を示す図である。図5において、
教師信号として採用されたサンプリング値に対応するサ
ンプリング点は図中に縦の点線で示してある。図5
(A)に示す、未知のシステム3の出力信号の変化が多
い部分においては、教師信号として採用されるサンプリ
ング値に対応するサンプリング点の現れる頻度が高くな
っている。一方、変化の比較的少ない図5中の(B)に
示す部分においては、教師信号として採用されるサンプ
リング値に対応するサンプリング点の現れる頻度は少な
くなっている。
FIG. 5 is a diagram showing sampling points corresponding to sampling values adopted as teacher signals when the sampling apparatus 1 is applied to the output signal waveform of the unknown system 3 shown in FIGS. 7 and 8. . In FIG.
Sampling points corresponding to the sampling values adopted as the teacher signal are indicated by vertical dotted lines in the figure. Figure 5
In the portion where there are many changes in the output signal of the unknown system 3 shown in (A), the frequency of appearance of sampling points corresponding to the sampling value adopted as the teacher signal is high. On the other hand, in the portion shown in (B) of FIG. 5 where the change is relatively small, the frequency of appearance of sampling points corresponding to the sampling value adopted as the teacher signal is low.

【0041】図6は、この実施例におけるサンプリング
装置1の処理を示すフローチャートである。図6におい
て、ステップ00(S00)において、入力部21は、
一定時間間隔で未知のシステム3の出力信号xj をサン
プリングする。ステップ01(S01)において、サン
プリングされた出力信号xj は微分部22に入力され、
出力信号xj の微分ベクトルxj ’が演算される。ステ
ップ02(S02)において、微分部22で演算された
微分ベクトルxjは記憶部23および内積演算部24に
入力される。記憶部23では、微分ベクトルxj ’を次
のサンプリング点まで記憶する。内積演算部24は、上
記微分ベクトルxj ’の他に記憶部23より、一つ前の
サンプリング点での微分ベクトルxj-1 ’が入力され、
微分ベクトルxj ’と微分ベクトルxj-1 ’の内積を計
算し、両者の余弦値を計算する。つまり、
FIG. 6 is a flow chart showing the processing of the sampling apparatus 1 in this embodiment. In FIG. 6, in step 00 (S00), the input unit 21
The output signal x j of the unknown system 3 is sampled at regular time intervals. In step 01 (S01), the sampled output signal x j is input to the differentiator 22,
The differential vector x j 'of the output signal x j is calculated. In step 02 (S 02), the differential vector x j calculated by the differentiator 22 is input to the storage 23 and the inner product calculator 24. The storage unit 23 stores the differential vector x j 'up to the next sampling point. Inner product calculation unit 24, 'than the other in the storage unit 23 of the differential vector in the previous sampling point x j-1' the differential vector x j is input,
The inner product of the differential vector x j 'and the differential vector x j-1 ' is calculated, and the cosine value of both is calculated. That is,

【0042】ステップ03(S03)において、内積演
算部24で計算された余弦値cosθj は比較部25に
入力され、角度θj が演算される。角度θj は記憶部2
6に記憶される基準値θ0 と比較される。角度θj が基
準値θ0 より同値か大きい場合、S04の処理に進み、
小さい場合、処理を終了する。ステップ04(S04)
において、サンプル点決定信号が活性化され、記憶回路
27は未知のシステム3の出力信号のサンプル値xj
教師信号の出力サンプルとして記憶し、また、この時点
での未知のシステム3への入力信号Yj を教師信号の入
力サンプルとして記憶し、多層パーセプトロン10に対
して出力する。
In step 03 (S03), the cosine value cos θ j calculated by the inner product calculating unit 24 is input to the comparing unit 25, and the angle θ j is calculated. The angle θ j is stored in the storage unit 2
6 is compared with the reference value θ 0 stored in 6. When the angle θ j is equal to or larger than the reference value θ 0 , the process proceeds to S04,
If it is smaller, the process ends. Step 04 (S04)
, The sample point determination signal is activated, the memory circuit 27 stores the sample value x j of the output signal of the unknown system 3 as the output sample of the teacher signal, and the input to the unknown system 3 at this time. The signal Y j is stored as an input sample of the teacher signal and output to the multilayer perceptron 10.

【0043】この実施例においては、未知のシステム3
は1入力、1出力の場合について述べたが、複数入力、
複数出力のシステムについてもサンプリング装置1を同
様の構成で適用できる。この場合、前記複数の出力信号
のうち、いずれか一つに有意なサンプリング値が発生し
たことをもって前記サンプリング点決定信号を活性化す
るように構成する。あるいは、前記複数の出力信号のう
ち、重要な信号に有意なサンプリング値が発生したこと
をもって前記サンプリング点決定信号を活性化するよう
に構成する等の種々の構成が考えられる。
In this embodiment, the unknown system 3
Described the case of 1 input, 1 output, but multiple inputs,
The sampling device 1 can be applied to a system having a plurality of outputs with a similar configuration. In this case, the sampling point determination signal is activated when a significant sampling value is generated in any one of the plurality of output signals. Alternatively, various configurations are conceivable, such as activating the sampling point determination signal when a significant sampling value occurs in an important signal among the plurality of output signals.

【0044】上記実施例においては、中間層が1層の多
層パーセプトロンを例に説明したが、中間層を2層以上
有する多層パーセプトロンについても本発明の多変数シ
ステムにおける教師信号のサンプリング方法およびその
装置は適用可能である。また、多層パーセプトロンを計
算機上でソフトウェア的に実現したが、他の構成、例え
ば、1つ、または複数の単位ユニットを1つの計算機上
で実現し、この計算機を多数接続する、いわゆるマルチ
プロセッサシステムにおいて多層パーセプトロンを実現
してもよい。本発明の多変数システムにおける教師信号
のサンプリング方法およびその装置は、以上述べた他に
種々の構成をとることができる。以上述べた実施例は例
示である。
In the above embodiments, the multi-layer perceptron having one intermediate layer has been described as an example, but a multi-layer perceptron having two or more intermediate layers also has a teaching signal sampling method and apparatus in the multivariable system of the present invention. Is applicable. Further, although the multi-layer perceptron is realized by software on a computer, other configurations, for example, one or a plurality of unit units can be realized on one computer and a large number of these computers can be connected in a so-called multiprocessor system. A multi-layer perceptron may be implemented. The teaching signal sampling method and apparatus in the multivariable system of the present invention can have various configurations other than those described above. The embodiments described above are merely examples.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、未
知のシステムの出力信号波形の内、信号の変化の大きい
部分(情報量の多い部分)を主にサンプリングし、多層
パーセプトロンに学習させようとする教師信号の数を適
正にすることが可能であり、この結果、計算処理に要す
る時間が妥当で、しかも多層パーセプトロンにおける入
出力関係の収束のよい多変数システムにおける教師信号
のサンプリング方法およびその装置を提供することがで
きる。
As described above, according to the present invention, among the output signal waveforms of the unknown system, the portion where the signal changes largely (the portion where the amount of information is large) is mainly sampled, and the multi-layer perceptron is learned. It is possible to make the number of teacher signals to be made appropriate, and as a result, the time required for the calculation processing is reasonable, and the teacher signal sampling method in the multivariable system in which the input / output relation of the multilayer perceptron is well converged. And its device can be provided.

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

【図1】本発明の多変数システムにおける教師信号のサ
ンプリング方法およびその装置が適用される多層パーセ
プトロンの構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a multi-layer perceptron to which a teaching signal sampling method and an apparatus thereof in a multivariable system of the present invention are applied.

【図2】本発明を実現するサンプリング装置の構成を示
す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a sampling device for implementing the present invention.

【図3】本発明のサンプリング部の構成を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a sampling unit of the present invention.

【図4】本発明のサンプリング方法の原理を説明する図
である。
FIG. 4 is a diagram illustrating the principle of the sampling method of the present invention.

【図5】本発明のサンプリング装置を図7および図8に
示す未知のシステムの出力信号波形に適用した場合に、
教師信号として採用されたサンプリング値に対応するサ
ンプリング点を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a case where the sampling device of the present invention is applied to an output signal waveform of an unknown system shown in FIGS. 7 and 8,
It is a figure which shows the sampling point corresponding to the sampling value employ | adopted as a teacher signal.

【図6】本発明のサンプリング装置の処理を示すフロー
チャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing the processing of the sampling apparatus of the present invention.

【図7】従来の多変数システムにおける教師信号のサン
プリング方法およびその装置において、サンプリング間
隔を短くして時系列情報Aをサンプリングする場合を示
す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a case of sampling the time-series information A with a short sampling interval in the conventional method and apparatus for sampling a teacher signal in a multivariable system.

【図8】従来の多変数システムにおける教師信号のサン
プリング方法およびその装置において、サンプリング間
隔を長くして時系列情報Aをサンプリングする場合を示
す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a case of sampling the time-series information A at a long sampling interval in a conventional teacher signal sampling method and apparatus in a multivariable system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・サンプリング装置 2・・・計算機 3・・・未知のシステム 10・・・多層パーセプトロン 11・・・入力層 110・・・単位ユニット 12・・・入力層と中間層の結合 13・・・中間層 130・・・単位ユニット 14・・・中間層と出力層の結合 15・・・出力層 150・・・単位ユニット 20・・・サンプリング部 21・・・入力部 22・・・微分部 23・・・記憶部 24・・・内積演算部 25・・・比較部 26・・・記憶部 27・・・記憶部 28・・・出力部 1 ... Sampling device 2 ... Computer 3 ... Unknown system 10 ... Multilayer perceptron 11 ... Input layer 110 ... Unit unit 12 ... Coupling of input layer and intermediate layer 13 ... -Intermediate layer 130 ... Unit unit 14 ... Coupling of intermediate layer and output layer 15 ... Output layer 150 ... Unit unit 20 ... Sampling unit 21 ... Input unit 22 ... Differentiating unit 23 ... Storage unit 24 ... Inner product calculation unit 25 ... Comparison unit 26 ... Storage unit 27 ... Storage unit 28 ... Output unit

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】独立した1つの信号入力に対して第一の演
算を行い、複数の演算処理結果を出力し、これらの演算
結果に対して第二の演算を行い、複数の演算処理結果を
出力し、前記第二の演算結果に対して第三の演算を行
い、複数の演算処理結果を出力する多層パーセプトロン
を使用し、 時系列信号を、ある時間間隔を有するサンプリング点で
サンプリングし、そのサンプリング値から前記時系列情
報の前記サンプリング点での微分ベクトルを順次演算
し、一時記憶し、 前記サンプリング点以前のサンプリング点での前記時系
列情報の前記微分ベクトルと、前記サンプリング点での
前記時系列情報の微分ベクトルに基づいて、前記サンプ
リング点での前記時系列情報のサンプリング値の有意性
を判定し、 前記有意性の判定において、有意と判定されたサンプリ
ング値を多層パーセプトロンの教師信号として使用する
多変数システムにおける教師信号のサンプリング方法。
1. A first operation is performed on one independent signal input, a plurality of operation processing results are output, a second operation is performed on these operation results, and a plurality of operation processing results are obtained. Using a multi-layer perceptron that outputs, performs a third operation on the second operation result, and outputs a plurality of operation processing results, samples a time-series signal at sampling points having a certain time interval, The differential vector of the time-series information at the sampling point is sequentially calculated from the sampling value and temporarily stored, and the differential vector of the time-series information at the sampling point before the sampling point and the time at the sampling point. Based on the differential vector of the series information, to determine the significance of the sampling value of the time series information at the sampling point, in the determination of the significance, as significant Sampling method for the teacher signal in multivariable systems using constant sampling value as a teacher signal of the multi-layer perceptron.
【請求項2】請求項1記載の多変数システムにおける教
師信号のサンプリング方法において、 前記時系列情報のサンプリング値の有意性の判定を、前
記サンプリング点の前記時系列情報の微分ベクトルと、
前記サンプリング点以前のサンプリング点での前記時系
列情報の微分ベクトルの作る角度を、この二つの微分ベ
クトルの内積の値に基づいて演算し、前記角度が一定の
値以上であることをもって行うことを特徴とする多変数
システムにおける教師信号のサンプリング方法。
2. The method of sampling a teacher signal in a multivariable system according to claim 1, wherein the significance of the sampling value of the time series information is determined by a differential vector of the time series information at the sampling point,
The angle formed by the differential vector of the time-series information at the sampling points before the sampling point is calculated based on the value of the inner product of these two differential vectors, and the angle is equal to or greater than a certain value. A sampling method for teacher signals in a characteristic multivariable system.
【請求項3】独立した1つの信号入力に対して第一の演
算を行い、複数の演算処理結果を出力する入力ノードを
複数個有する入力処理手段と、該入力処理手段内の複数
の入力ノードから複数の演算結果を入力して第二の演算
を行い、複数の演算処理結果を出力する少なくとも1段
の中間ノードを複数個有する中間処理手段と、該中間処
理手段内の複数の中間ノードから複数の演算処理結果を
入力して第三の演算を行い、1つの出力信号を出力する
複数の出力ノードを有する出力処理手段とを有する多層
パーセプトロンを有し、 未知のシステムから出力される時系列信号を、ある時間
間隔を有するサンプリング点でサンプリングし、そのサ
ンプリング値から前記時系列情報の前記サンプリング点
での微分ベクトルを順次演算し、一時記憶し、 前記サンプリング点以前のサンプリング点での前記時系
列情報の前記微分ベクトルと、前記サンプリング点での
前記時系列情報の微分ベクトルに基づいて、前記サンプ
リング点での前記時系列情報のサンプリング値の有意性
を判定し、 前記有意性の判定において、有意と判定されたサンプリ
ング値を多層パーセプトロンの教師信号として使用し、 未知のシステムの入出力関係を同定する多変数システム
における教師信号のサンプリング方法。
3. An input processing means having a plurality of input nodes for performing a first calculation for one independent signal input and outputting a plurality of calculation processing results, and a plurality of input nodes in the input processing means. From a plurality of intermediate nodes in the intermediate processing means having a plurality of at least one intermediate node for outputting a plurality of arithmetic processing results and outputting a plurality of arithmetic processing results A time series output from an unknown system having a multilayer perceptron having an output processing means having a plurality of output nodes for inputting a plurality of operation processing results and performing a third operation and outputting one output signal The signal is sampled at sampling points having a certain time interval, differential vectors at the sampling points of the time series information are sequentially calculated from the sampling values, and temporarily stored, The significance of the sampling value of the time series information at the sampling point based on the differential vector of the time series information at the sampling point before the sampling point and the differential vector of the time series information at the sampling point. And a sampling value determined to be significant in the significance determination is used as a teacher signal of a multilayer perceptron, and a teacher signal sampling method in a multivariable system for identifying an input-output relationship of an unknown system.
【請求項4】請求項3記載の多変数システムにおける教
師信号のサンプリング方法において、 前記時系列情報のサンプリング値の有意性の判定を、前
記サンプリング点の前記時系列情報の微分ベクトルと、
前記サンプリング点以前のサンプリング点での前記時系
列情報の微分ベクトルの作る角度を、この二つの微分ベ
クトルの内積の値に基づいて演算し、前記角度が一定の
値以上であることをもって行うことを特徴とする多変数
システムにおける教師信号のサンプリング方法。
4. The method of sampling a teacher signal in a multivariable system according to claim 3, wherein the significance of the sampling value of the time series information is determined by a differential vector of the time series information at the sampling point,
The angle formed by the differential vector of the time-series information at the sampling points before the sampling point is calculated based on the value of the inner product of these two differential vectors, and the angle is equal to or greater than a certain value. A sampling method for teacher signals in a characteristic multivariable system.
【請求項5】独立した1つの信号入力に対して第一の演
算を行い、複数の演算処理結果を出力する入力ノードを
複数個有する入力処理手段と、該入力処理手段内の複数
の入力ノードから複数の演算結果を入力して第二の演算
を行い、複数の演算処理結果を出力する少なくとも1段
の中間ノードを複数個有する中間処理手段と、該中間処
理手段内の複数の中間ノードから複数の演算処理結果を
入力して第三の演算を行い、1つの出力信号を出力する
複数の出力ノードを有する出力処理手段とを有する多層
パーセプトロンを有し、 時系列信号を、ある時間間隔を有するサンプリング点で
サンプリングする手段と、そのサンプリング値から前記
時系列情報の前記サンプリング点での微分ベクトルを順
次演算し、一時記憶する手段と、 前記サンプリング点以前のサンプリング点での前記時系
列情報の前記微分ベクトルと、前記サンプリング点での
前記時系列情報の微分ベクトルに基づいて、前記サンプ
リング点での前記時系列情報のサンプリング値の有意性
を判定する手段と、 前記有意性の判定において、有意と判定されたサンプリ
ング値を多層パーセプトロンの教師信号として使用する
手段を有する多変数システムにおける教師信号のサンプ
リング装置。
5. An input processing means having a plurality of input nodes for performing a first calculation on one independent signal input and outputting a plurality of calculation processing results, and a plurality of input nodes in the input processing means. From a plurality of intermediate nodes in the intermediate processing means having a plurality of at least one intermediate node for outputting a plurality of arithmetic processing results and outputting a plurality of arithmetic processing results A multilayer perceptron having an output processing means having a plurality of output nodes for outputting a single output signal by inputting a plurality of arithmetic processing results and outputting a single output signal is provided. Means for sampling at a sampling point, means for sequentially calculating a differential vector of the time series information at the sampling point from the sampling value, and temporarily storing the differential vector; Based on the differential vector of the time series information at the sampling point before the sampling point and the differential vector of the time series information at the sampling point, the significance of the sampling value of the time series information at the sampling point is shown. A teacher signal sampling apparatus in a multivariable system, comprising: a determining unit; and a unit that uses a sampling value determined to be significant as a teacher signal of a multilayer perceptron in the significance determination.
【請求項6】請求項5記載の多変数システムにおける教
師信号のサンプリング装置において、 前記時系列情報のサンプリング値の有意性の判定する手
段は、前記サンプリング点の前記時系列情報の微分ベク
トルと、前記サンプリング点以前のサンプリング点での
前記時系列情報の微分ベクトルの作る角度を、この二つ
の微分ベクトルの内積の値に基づいて演算し、前記角度
が一定の値以上であることを検出する手段によることを
特徴とする多変数システムにおける教師信号のサンプリ
ング装置。
6. The teacher signal sampling device in the multivariable system according to claim 5, wherein the means for determining the significance of the sampling value of the time series information is a differential vector of the time series information at the sampling point, Means for calculating the angle formed by the differential vector of the time-series information at the sampling points before the sampling point based on the value of the inner product of these two differential vectors, and detecting that the angle is a certain value or more. A sampling device for a teacher signal in a multivariable system characterized by:
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