JPH07104682B2 - ファジーコントローラ - Google Patents
ファジーコントローラInfo
- Publication number
- JPH07104682B2 JPH07104682B2 JP61136851A JP13685186A JPH07104682B2 JP H07104682 B2 JPH07104682 B2 JP H07104682B2 JP 61136851 A JP61136851 A JP 61136851A JP 13685186 A JP13685186 A JP 13685186A JP H07104682 B2 JPH07104682 B2 JP H07104682B2
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- JP
- Japan
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- control
- fuzzy
- priority
- fuzzy controller
- output
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は都市ゴミ焼却炉，流動床炉，セメントキルン，
発電プラント；クレーン，電車などのプロセス装置から
の入力信号から前件部，後件部の制御則により出力を得
るファジーコントローラに関する。
発電プラント；クレーン，電車などのプロセス装置から
の入力信号から前件部，後件部の制御則により出力を得
るファジーコントローラに関する。
〔従来の技術〕 従来、ファジー（Fuzzy）制御は、セメントキルンの運
転やクレーン，地下鉄の運転に実用化されつつあるが、
制御則の記述が複雑で演算に時間がかかり、またこれを
避けようとすると制御則間に矛盾が現われ、人間のオペ
レータの様なデリケートな操作や場合に応じた適切な操
作内容の選択が難かしいなどの問題点がある。
転やクレーン，地下鉄の運転に実用化されつつあるが、
制御則の記述が複雑で演算に時間がかかり、またこれを
避けようとすると制御則間に矛盾が現われ、人間のオペ
レータの様なデリケートな操作や場合に応じた適切な操
作内容の選択が難かしいなどの問題点がある。
現在使用されているファジー制御の制御則は下表の様に
if（前件部）then（後件部）の形式で記述される。ここ
で x1，x2…xm；入力 y;出力（複数個であってもよい） A11，A12…Am,n；入力のファジー変数 B1，B2…Bn；出力のファジー変数 Aij（xj），Bi（yi）；各々xj,yで決まるメンバシップ
関数の値 出力ｙは、各制御則の前件部の満足する度合い（以下、
充足度という）βｉを により演算される方法がよく用いられる。この他後件部
の記述にはｙをx1，x2…xmの線型１次結合で表わす方法
など色々な方法が提案されているが、基本的には（１）
式又は（２）式にみられる様に、各規則の充足度を後件
部に重み付けして、出力ｙに関する重心（平均値）を演
算する点においては、ほとんど変り無い。ファジー制御
では規則間に多少の矛盾があっても、全体としてはバラ
ンスのとれた制御を行うことができる点が特長の１つに
あげられているが、これは上述の演算方法に基ずいてい
る性質で、即ちファジー制御では各制御則が同等に扱わ
れその平均的な演算を行っている点に原因がある。逆
に、この様な演算方式であると、人間の操作員が経験的
に実行する様な制御則間の優先順序を考慮した操作は実
現困難で、その結果ファジーコントローラは危急時の速
応性や操作のデリケートさの面でオペレータに劣るのが
一般的である。例えば制御則R1がR2に優先する場合、前
件部の充足度が同程度であればオペレータはR2による操
作を軽視してR1に基ずく行動を重視するに対して、ファ
ジーコントローラはR1とR2の中間的な出力を出力する。
この様な各制御則間の矛盾を無くそうとすると前件部に
R1とR2とを組み合せた新たな制御則が必要となり入力フ
ァジー変数の組合せと制御則の数が膨大となる。
if（前件部）then（後件部）の形式で記述される。ここ
で x1，x2…xm；入力 y;出力（複数個であってもよい） A11，A12…Am,n；入力のファジー変数 B1，B2…Bn；出力のファジー変数 Aij（xj），Bi（yi）；各々xj,yで決まるメンバシップ
関数の値 出力ｙは、各制御則の前件部の満足する度合い（以下、
充足度という）βｉを により演算される方法がよく用いられる。この他後件部
の記述にはｙをx1，x2…xmの線型１次結合で表わす方法
など色々な方法が提案されているが、基本的には（１）
式又は（２）式にみられる様に、各規則の充足度を後件
部に重み付けして、出力ｙに関する重心（平均値）を演
算する点においては、ほとんど変り無い。ファジー制御
では規則間に多少の矛盾があっても、全体としてはバラ
ンスのとれた制御を行うことができる点が特長の１つに
あげられているが、これは上述の演算方法に基ずいてい
る性質で、即ちファジー制御では各制御則が同等に扱わ
れその平均的な演算を行っている点に原因がある。逆
に、この様な演算方式であると、人間の操作員が経験的
に実行する様な制御則間の優先順序を考慮した操作は実
現困難で、その結果ファジーコントローラは危急時の速
応性や操作のデリケートさの面でオペレータに劣るのが
一般的である。例えば制御則R1がR2に優先する場合、前
件部の充足度が同程度であればオペレータはR2による操
作を軽視してR1に基ずく行動を重視するに対して、ファ
ジーコントローラはR1とR2の中間的な出力を出力する。
この様な各制御則間の矛盾を無くそうとすると前件部に
R1とR2とを組み合せた新たな制御則が必要となり入力フ
ァジー変数の組合せと制御則の数が膨大となる。
そこで、本発明は熟練オペレータと同様なデリケートな
操作を実現することができ、かつ従来のファジー制御の
制御則を大幅に短縮低減でき、演算時間を短くできるフ
ァジーコントローラを提供することを目的とする。
操作を実現することができ、かつ従来のファジー制御の
制御則を大幅に短縮低減でき、演算時間を短くできるフ
ァジーコントローラを提供することを目的とする。
本発明は上記目的を達成するため、プラント、機械装置
等のプロセス装置からの入力信号から前件部、後件部の
制御則により出力を得るファジーコントローラにおい
て、複数個の入力信号の制御則間の優先順序を予め与え
ておき、その度合いにより決定される“重み”を演算
し、被優先制御則の後件部に乗じることにより、この後
件部を補正する手段を具備するファジーコントローラで
ある。
等のプロセス装置からの入力信号から前件部、後件部の
制御則により出力を得るファジーコントローラにおい
て、複数個の入力信号の制御則間の優先順序を予め与え
ておき、その度合いにより決定される“重み”を演算
し、被優先制御則の後件部に乗じることにより、この後
件部を補正する手段を具備するファジーコントローラで
ある。
上記制御方法は （１）制御則間の優先順序を考慮した演算手段を具備す
ることにより、熟練オペレータと同様なデリケートな操
作を実現できる。
ることにより、熟練オペレータと同様なデリケートな操
作を実現できる。
（２）制御則前件部のファジー変数の組合せを単純化
し、かつ制御則の数を少なくすることができる。
し、かつ制御則の数を少なくすることができる。
以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第１図に示す様にファジーコントローラCONは、プロセ
ス装置PRからの入力信号Ｘからif〜（前件部）、then〜
（後件部）形式の制御則R1，R2…Rn、優先順序付の演算
部OPと、出口推論部REAにより出力信号Ｙを得るもので
ある。ここで、入出力信号X,Yのファジー変数は第２図
に示す様なものが一例としてあげられる。制御則間の優
先順序関係は、第３図（ａ）に示す様な構造モデルで与
えることができる。この優先順序は、オペレータの経験
則や制御工学上の知識，プラントの安全面での配慮等に
より決められる。この関係をマトリックス表示したもの
が第３図（ｂ）に示してある。優先順序のついた２つの
制御則RiとRjで、RiがRjに優先するとき、各々の前件部
の充足度をβｉとβｊとする。ここでβｉとβｊの大小
関係を〔0,1〕に写像する二項演算をβｉβｊとす
る。例えば とするとβｉ，βｊ∈〔0,1〕であるからβｉ，βｊの
大小関係が０から１までの１つの値で表示できる。即ち
βｉが大きい程βｉβｊは１に、又小さい程０に近ず
きβｉ＝βｊならば1/2の値をとる。更にβｉβｊの
値で一意的に決まる関数η（βｉβｊ）を、例えば第
５図に示す様に定義し、２つの制御則の優先の程度に応
じて適当なηＫを選択する様にする。これを優先度関数
と呼ぶことにする。例えば第４図において、η＝η１で
はRiはRjに“やや優先”、η＝η３の関数は“非常に優
先される”場合に適用する。この様にして得られたηＫ
（βｉβｊ）を被優先側の後件部解集合Bj（ｙ）に乗
じて、即ち、Bj *（ｙ）＝ηＫ（βｉβｊ）βｊＢ
（ｙ）として得られたBj *（ｙ）は、制御則RiとRjとの
優先順序関係と前件部の充足度の大小関係により補正さ
れた解集合となる。この様な演算の例を第５図に示し
た。
ス装置PRからの入力信号Ｘからif〜（前件部）、then〜
（後件部）形式の制御則R1，R2…Rn、優先順序付の演算
部OPと、出口推論部REAにより出力信号Ｙを得るもので
ある。ここで、入出力信号X,Yのファジー変数は第２図
に示す様なものが一例としてあげられる。制御則間の優
先順序関係は、第３図（ａ）に示す様な構造モデルで与
えることができる。この優先順序は、オペレータの経験
則や制御工学上の知識，プラントの安全面での配慮等に
より決められる。この関係をマトリックス表示したもの
が第３図（ｂ）に示してある。優先順序のついた２つの
制御則RiとRjで、RiがRjに優先するとき、各々の前件部
の充足度をβｉとβｊとする。ここでβｉとβｊの大小
関係を〔0,1〕に写像する二項演算をβｉβｊとす
る。例えば とするとβｉ，βｊ∈〔0,1〕であるからβｉ，βｊの
大小関係が０から１までの１つの値で表示できる。即ち
βｉが大きい程βｉβｊは１に、又小さい程０に近ず
きβｉ＝βｊならば1/2の値をとる。更にβｉβｊの
値で一意的に決まる関数η（βｉβｊ）を、例えば第
５図に示す様に定義し、２つの制御則の優先の程度に応
じて適当なηＫを選択する様にする。これを優先度関数
と呼ぶことにする。例えば第４図において、η＝η１で
はRiはRjに“やや優先”、η＝η３の関数は“非常に優
先される”場合に適用する。この様にして得られたηＫ
（βｉβｊ）を被優先側の後件部解集合Bj（ｙ）に乗
じて、即ち、Bj *（ｙ）＝ηＫ（βｉβｊ）βｊＢ
（ｙ）として得られたBj *（ｙ）は、制御則RiとRjとの
優先順序関係と前件部の充足度の大小関係により補正さ
れた解集合となる。この様な演算の例を第５図に示し
た。
従来のファジー制御では、単にRiとRjの後件部解集合の
平均的な出力を得ているのに対し、本発明の実施例では
制御則間の優先順序関係と前件部充足度の大きさに応じ
て出力を変化させることができ、熟練オペレータの操作
に類似した制御動作を得ることができる。
平均的な出力を得ているのに対し、本発明の実施例では
制御則間の優先順序関係と前件部充足度の大きさに応じ
て出力を変化させることができ、熟練オペレータの操作
に類似した制御動作を得ることができる。
第６図は以上述べた制御方法の具体的な計算のフローを
示すもので、ステップ１において、ファジーコントロー
ラCONにデータx1，x2，…xmを入力する。ステップ２に
おいて、前件部充足度計算を行う。ステップ３におい
て、優先度ａの規則に対するβi * jの計算を行うが、こ
れは上記したようにシステムモデルとして、あらかじめ
第３図のようなデータとして定める必要がある。ステッ
プ４において、β* j＝min（β1j，β2j，β3j）と修正
する。ステップ５において、優先度ｂの規則に対するβ
* ijの計算を行い、ステップ６において、ステップ４と
同じく修正する。ステップ７において、最終的に得たβ
* jにより解集合を計算する。このことは例えば は任意のｙ∈Ｙに対しmax｛g1（ｙ），g2（ｙ），…gn
（ｙ）｝の意味で、最大界（上界）を選ぶ演算である。
示すもので、ステップ１において、ファジーコントロー
ラCONにデータx1，x2，…xmを入力する。ステップ２に
おいて、前件部充足度計算を行う。ステップ３におい
て、優先度ａの規則に対するβi * jの計算を行うが、こ
れは上記したようにシステムモデルとして、あらかじめ
第３図のようなデータとして定める必要がある。ステッ
プ４において、β* j＝min（β1j，β2j，β3j）と修正
する。ステップ５において、優先度ｂの規則に対するβ
* ijの計算を行い、ステップ６において、ステップ４と
同じく修正する。ステップ７において、最終的に得たβ
* jにより解集合を計算する。このことは例えば は任意のｙ∈Ｙに対しmax｛g1（ｙ），g2（ｙ），…gn
（ｙ）｝の意味で、最大界（上界）を選ぶ演算である。
そしてステップ８において出力の計算を行う。
ここで、上記ステップ3,ステップ4,ステップ５について
説明を補足する。すなわち、βｉとβｊとの大小関係を
規定する２項演算βｉβｊとi,jの優先順序関係で決
る関数ηＫ（βｉβｊ）を、第４図に示してある。即
ち規則ｉがｊにレベルＫで優先するものとすると、 βｉ，βｊよりβｉβｊを計算し、これから βｊをβ* j＝ηＫ（βｉβｊ）・βｊにより補正す
る。
説明を補足する。すなわち、βｉとβｊとの大小関係を
規定する２項演算βｉβｊとi,jの優先順序関係で決
る関数ηＫ（βｉβｊ）を、第４図に示してある。即
ち規則ｉがｊにレベルＫで優先するものとすると、 βｉ，βｊよりβｉβｊを計算し、これから βｊをβ* j＝ηＫ（βｉβｊ）・βｊにより補正す
る。
第５図は、優先順序関係をつけたときの解集合のパター
ンの例を示したもので、直接、第６図のフローとは関係
ない。β* ijはｉとｊとの比較で演算されるβｊの補正
係数であるが、一般に制御則Rjは複数個のより優先され
る制御則をもつため、各比較での補正をβij、として、
これらの最小値を実際に使用する補正係数β* jとしてβ
* j＝min（β1j，β2j，…，βKj）により選択する。な
お第３図でｋ＝３となっている。ステップ5,6において
は、第３図で、R4とR6，R7，R8の比較を、ステップ3,4
と同様に実施する。
ンの例を示したもので、直接、第６図のフローとは関係
ない。β* ijはｉとｊとの比較で演算されるβｊの補正
係数であるが、一般に制御則Rjは複数個のより優先され
る制御則をもつため、各比較での補正をβij、として、
これらの最小値を実際に使用する補正係数β* jとしてβ
* j＝min（β1j，β2j，…，βKj）により選択する。な
お第３図でｋ＝３となっている。ステップ5,6において
は、第３図で、R4とR6，R7，R8の比較を、ステップ3,4
と同様に実施する。
以上述べた本発明の実施例によれば以下のような効果が
得られる。オペレータは例えば危急時には危険を防止す
る様な処置を先ず講ずるのが普通で、この場合、通常使
用されている制御則に基ずく動作は無視される。この様
にオペレータが持つ経験的な制御則間の優先順位に基ず
く動作は、従来のファジー制御では実現困難である。と
ころが、本発明の実施例では、この様な動作を制御則間
の優先順序付構造モデルによる演算機構をファジーコン
トローラCONに付加して、得ようとするもので、容易に
熟練オペレータと同様な操作信号を得ることができ、ま
た制御則前件部のファジー変数の組合せを単純化でき、
従来のファジー制御の制御則を大巾に短縮・低減でき、
演算時間を短くできるという効果が得られる。
得られる。オペレータは例えば危急時には危険を防止す
る様な処置を先ず講ずるのが普通で、この場合、通常使
用されている制御則に基ずく動作は無視される。この様
にオペレータが持つ経験的な制御則間の優先順位に基ず
く動作は、従来のファジー制御では実現困難である。と
ころが、本発明の実施例では、この様な動作を制御則間
の優先順序付構造モデルによる演算機構をファジーコン
トローラCONに付加して、得ようとするもので、容易に
熟練オペレータと同様な操作信号を得ることができ、ま
た制御則前件部のファジー変数の組合せを単純化でき、
従来のファジー制御の制御則を大巾に短縮・低減でき、
演算時間を短くできるという効果が得られる。
以上述べた本発明によれば、プラント、機械装置等のプ
ロセス装置からの入力信号から前件部、後件部の制御則
により出力を得るファジーコントローラにおいて、複数
個の入力信号の制御則間の優先順序を予め与えておき、
その度合いにより決定される“重み”を演算し、被優先
制御則の後件部に乗じることにより、この後件部を補正
する手段を具備しているので、容易に熟練オペレータと
同様な操作信号を得ることができ、かつ従来のファジー
制御の制御則を大幅に短縮低減でき、演算時間を短くで
きるファジーコントローラを提供できる。
ロセス装置からの入力信号から前件部、後件部の制御則
により出力を得るファジーコントローラにおいて、複数
個の入力信号の制御則間の優先順序を予め与えておき、
その度合いにより決定される“重み”を演算し、被優先
制御則の後件部に乗じることにより、この後件部を補正
する手段を具備しているので、容易に熟練オペレータと
同様な操作信号を得ることができ、かつ従来のファジー
制御の制御則を大幅に短縮低減でき、演算時間を短くで
きるファジーコントローラを提供できる。
第１図は本発明によるファジーコントローラの構成図、
第２図は第１図のファジーコントローラの入出力信号の
ファジー変数を示す図、第３図（ａ），（ｂ）はそれぞ
れ第１図の制御則間の優先順位の構造モデルを示す図お
よびこれをマトリックス表示した図、第４図は第１図の
優先度関数の例を示す図、第５図は第１図の優先順序の
演算による解集合の違いを示す図、第６図は本発明の動
作を説明するための計算手順のフローチャートである。 CON…コントローラ、PR…プロセス装置、R1〜Rn…制御
則、OP…優先順序付の演算部、REA…出力推論部。
第２図は第１図のファジーコントローラの入出力信号の
ファジー変数を示す図、第３図（ａ），（ｂ）はそれぞ
れ第１図の制御則間の優先順位の構造モデルを示す図お
よびこれをマトリックス表示した図、第４図は第１図の
優先度関数の例を示す図、第５図は第１図の優先順序の
演算による解集合の違いを示す図、第６図は本発明の動
作を説明するための計算手順のフローチャートである。 CON…コントローラ、PR…プロセス装置、R1〜Rn…制御
則、OP…優先順序付の演算部、REA…出力推論部。
Claims (1)
- 【請求項１】プラント、機械装置等のプロセス装置から
の入力信号から前件部、後件部の制御則により出力を得
るファジーコントローラにおいて、複数個の入力信号の
制御則間の優先順序を予め与えておき、その度合いによ
り決定される“重み”を演算し、被優先制御則の後件部
に乗じることにより、この後件部を補正する手段を具備
するファジーコントローラ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61136851A JPH07104682B2 (ja) | 1986-06-12 | 1986-06-12 | ファジーコントローラ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61136851A JPH07104682B2 (ja) | 1986-06-12 | 1986-06-12 | ファジーコントローラ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62293401A JPS62293401A (ja) | 1987-12-21 |
| JPH07104682B2 true JPH07104682B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=15184987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61136851A Expired - Lifetime JPH07104682B2 (ja) | 1986-06-12 | 1986-06-12 | ファジーコントローラ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07104682B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01151700A (ja) * | 1987-12-08 | 1989-06-14 | Toshiba Corp | 道路トンネルの換気制御装置 |
| EP0813127A3 (en) * | 1988-05-20 | 1998-05-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Inference rule determining method and inference device |
| JP2625966B2 (ja) * | 1988-09-26 | 1997-07-02 | オムロン株式会社 | ファジィルール学習装置およびファジィルール学習方法 |
| JP2794747B2 (ja) * | 1989-02-10 | 1998-09-10 | 日産自動車株式会社 | 自動変速制御装置 |
| JPH02281093A (ja) * | 1989-04-24 | 1990-11-16 | Osaka Gas Co Ltd | 熱交換器の温度制御システム |
| DE69030190T2 (de) * | 1989-08-31 | 1997-10-09 | Omron Tateisi Electronics Co | Unscharfe steuervorrichtung mit der fähigkeit eine regel und ihr betriebsverfahren zu wechseln und ein durch unscharfe inferenz schaltgesteuertes steuersystem und sein steuerverfahren |
| JP2003058218A (ja) | 2001-06-06 | 2003-02-28 | Fanuc Ltd | サーボモータを駆動制御する制御装置 |
| US8374709B2 (en) * | 2008-03-03 | 2013-02-12 | Alstom Technology Ltd | Control and optimization system |
| US9740214B2 (en) | 2012-07-23 | 2017-08-22 | General Electric Technology Gmbh | Nonlinear model predictive control for chemical looping process |
| JP7148327B2 (ja) * | 2018-08-31 | 2022-10-05 | 日立造船株式会社 | クレーン制御装置、クレーン制御装置の制御方法、制御プログラム、および記録媒体 |
-
1986
- 1986-06-12 JP JP61136851A patent/JPH07104682B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| "システムと制御"Ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．１０，ＰＰ．５９７−６０４（１９８４） |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62293401A (ja) | 1987-12-21 |
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