JPH0744640A - ファジー論理制御器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 少なくとも１つのルールを実行できるファジ
ー論理制御器を得ることである。 【構成】 この制御器は少なくとも１つのルールを実行
することを許すことを意図するものである。それは規則
の前件部の全体の真理度の決定回路と、出力端子に供給
すべき値の決定回路とを有する。全体の真理度の決定回
路は、ルールの特定の条件が厳密に検証された時に零に
等しく、かつ入力値とこの条件の基準値の間の差の二乗
則関数である距離値をおのおの供給する複数の距離決定
回路を有する。種々の条件に対する距離値の和を入力端
子に受ける変換回路は、ルールの前件部の全体の真理度
を表す信号を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも１つのルー
ルの実行を許すファジー論理制御器であって、各前記ル
ールは、入力変数と基準値との間の比較演算子からなる
少なくとも１つの条件を有し、前記制御器は、ルールの
全体的な真理度により各所定値を重みづけることによ
り、それらの所定値を基にして決定される出力変数の大
きさの集合に起因することにより機能するファジー論理
制御器に関するものである。更に詳しくいえば、本発明
は、アナログ集積回路の態様で実行される上記のような
種類のファジー論理制御器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】システムの挙動は、原理的には、与えら
れた状況に対して、近い未来におけるシステムの挙動を
おのおのが定める「ルール」または「機能」の集合によ
り記述できる。ダイナミック・システムの挙動は、利用
できる「ルール」の集合が与えられた可能な各状況を基
にして未来の挙動を定めるならば、完全に記述されるで
あろう。

【０００３】問題に対する通常の取組み方にしたがっ
て、システムは機能の集合（一般にいくつかの変数の機
能）により定められる。このシステムをシミュレートま
たは制御するために構成された電子回路は、それらの機
能の入力変数に対して可能な値の各集合のためにそれら
の機能によりとられる値を決定できねばならない。とく
に複雑なシステムの場合には、この従来のやり方はアナ
ログ回路を用いて実施することが事実上可能であり、デ
ジタル手段によるその実施は、十分に短い反応時間内に
十分に正確な結果を必要とされることになると、非常に
大きい計算力を必要とする。

【０００４】計算作業が極めて複雑になるというこの問
題を対処するために、代わりのやり方がいくつか開発さ
れている。もちろん、ファジー集合およびファジー論理
の形式主義を基にして開発されたそれらのやり方は関心
を集めつつある。ファジー論理の概要が雑誌「ラ・ルシ
ェルシュ（Ｌａ Ｒｅｃｈｅｒｃｈｅ）」、ラ・ルシェ
ルシュ（ＬＡ ＲＥＣＨＥＲＣＨＥ）、１３０８、２
２、（１９９１）、所載のデ・デュボワ（Ｄ．Ｄｕｂｏ
ｉｓ）、アッシュ・プラデ（Ｈ．Ｐｒａｄｅ）の論文に
とくに見出すことができる。本発明の電子回路の動作モ
ードは基本的にはファジー論理の形式主義に結び付けら
れておらず、それを参照すること無しに非常に良く記述
できるが、その動作を記述するためにこの形式主義に一
般に関連する語彙および概念をわれわれは用いるであろ
う。ファジー論理においては、システムのルールは本質
的に定性的であって、「ＩＦ条件、ＴＨＥＮ結論」形式
の文で、または表形式により自然言語で一般に表現でき
る。ルールの文は、最も一般的には、いくつかの条件を
含み、「ＸがＡおよびＹがＢであれば、ＺはＣである」
または「ＸがＡまたはＹがＢであれば、ＺはＣである」
という形式で、または上記２つの形式を組あわせること
により得られる複雑な表現のフォームでそれ自身を提示
できる。記号Ａ、Ｂ、Ｃはこの場合には言語上の用語で
ある。ファジー論理のこの定性的な取り組みの多くの利
点の１つは、その実施に非常に複雑な演算、または非常
に正確な演算を必要としないことである。ファジー論理
のルールのようなルールにより記述されるシステムをシ
ミュレートするため（モデル化の場合）または制御する
ため（種類分け（ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）の場
合）には、ルールを数値的に評価できる数学的表現へ、
そのようにして記述されているシステムのダイナミック
スを、正常な言語ルールを基にして人がそれから形成で
きる概念に満足できるやり方で対応するようにして変換
する必要がある。理論的な観点から、定量語におけるこ
の置換はファジー集合の形式主義およびファジー論理の
形式主義を用いて行うことができる。上記ルールにおい
て表す語Ａ、Ｂ、Ｃは、ファジー集合またはファジー間
隔によって最初にモデル化される。ファジー集合によっ
て、シミュレートまたは制御すべきシステムをそうする
ようにできる種類の状況についての記述に、多少とも適
合できる便利な表現を許す。ファジー集合Ａは、０と１
の間の値をとることができるメンバーシップ関数μＡ
（ｘ）により特徴づけられる。このメンバーシップ関数
μＡ（ｘ）は、条件「ＸはＡである」で入力変数Ｘによ
りとられる値の適応度である、いいかえれば、μＡ
（ｘ）は文「ＸはＡである」の真理度である。図１ａ、
図１ｂ、図１ｃはファジー間隔に関連するメンバーシッ
プ関数のグラフの例を表す。

【０００５】ルールの前件部が単一の条件だけである場
合には、この条件に対応するメンバーシップ関数により
用いられる値について知ることにより、このルールの全
体のメンバーシップ度または全体の真理度がただちに決
定される。ルールの前件部がいくつかの条件を含むよう
な場合には、それらの条件自体のうちで各ルールの真理
度を組合わせることにより、このルールの全体の真理度
が決定される。真理度を組合わせるこのオペレーショ
ン、または、つまりメンバーシップ関数を組合わせるこ
のオペレーションは、自然言語における用語「または
（ｏｒ）」と「および（ａｎｄ）」にそれぞれ対応する
ＭＩＮオペレータまたはＭＡＸオペレータのような、フ
ァジー論理オペレーションを用いて実行できる。

【０００６】既知の装置においては、それがデジタル・
マイクロプロセッサとアナログ集積回路のいずれかを基
にして構成されているかとは無関係に、ファジー論理の
形式主義により教えられたプロセスを忠実に再生するこ
とによって、ルールの関連度を評価する。したがって、
集積回路はメンバーシップ関数を入力変数Ｘｉによりと
られる特定値の関数としてメンバーシップ関数をまず評
価する。それらの入力変数はルールの前件部中の種々の
条件に関連させられる。そうすると、装置はファジー論
理ゲート、たとえば、上記２つのオペレータに対応する
「ＭＩＮ」ゲートおよび「ＭＡＸ」ゲート、を用い、メ
ンバーシップ機能の前記値を基にして、ルールの前件部
を構成する条件の集合の全体の真理度を評価する。図２
は２つの条件を持つルールの全体の真理度に対応するグ
ラフを示す。

【０００７】各ルールには、ファジー間隔の態様または
実数の態様のいずれかをとることができる出力値の集合
が組合わされる。ルールの結果として供給される前記値
は、あるやり方または別のやり方で装置にプログラムさ
れている所定の値に対応し、かつルールの前件部の全体
の真理度の関数として重みづけられる。

【０００８】システムの挙動は全体のルール集合により
最もしばしば決定される。それのそれぞれの関連度を同
時に評価せねばならない。最も簡単な場合には、システ
ムの入力値は、零ではない真理度を持つことが判明して
いる前件部を有するただ１つのルールが存在し、他のル
ールの真理度が零であるようなものである。この種の状
況においては、１つのルールが有効で、出力変数の値
が、有効なルールの前件部の真理度とは無関係にそのル
ールの結果に対応する前記所定の値に等しい、といわれ
る。他方、システムが中間状態になること、すなわち、
零でない真理度をおのおの持ついくつかの隣接するルー
ルの前件部を構成する条件のような値をその入力変数が
とること、も可能である。この場合には、いくつかのル
ールが有効で、装置が、種々の有効なルールに関連する
所定の値を重みづけし、かつ平均することによって出力
変数の値を決定する、といわれる。その重みづけを行
い、および平均を求めるために重心を決定する方法がし
ばしば用いられる。

【０００９】ルールを実行するために今説明した方法に
はいくつかの欠点がある。とくに、「Ｍｉｎ」ゲートお
よび「Ｍａｘ」ゲートによるルールの前件部の全体の真
理度の評価は、たとえば小型アナログ回路における実行
にはあまり適さない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
１つの目的は従来技術のこの欠点を克服することであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のこの目的は、少
なくとも１つのルールの実行を行えるファジー論理制御
器であって、各前記ルールは、入力変数と基準値との間
の比較演算子より成る少なくとも１つの条件を有し、前
記制御器は、ルールの全体的な真理度により各所定値を
重みづけることによりそれらの所定値を基にして決定さ
れる出力変数の大きさの集合により動作し、前記全体的
な真理度は、前記ルールの種々の条件の真理度を組み合
わせることにより決定され、条件の前記真理度は、条件
が厳密に検証された時は１に等しく、条件が検証されて
いないと考えられた時は０に等しく、前記全体的な真理
度の少なくとも１つの決定回路と、出力変数の前記大き
さの１つの決定回路とを有するファジー論理制御器にお
いて、前記全体的な真理度の少なくとも１つの決定回路
は、一方では、前記入力変数と前記基準値の間で前記条
件の比較演算子が検証された時に零、他方では、それら
２つの大きさの間の比較演算子が厳密に検証されない時
は、前記入力変数と前記基準値の間の絶対差の増加関数
であるような大きさを持つ距離信号を出力端子におのお
のが生ずる複数の距離決定回路と、各ルールに対して得
られた前記距離信号の大きさの和を得る加算回路と、こ
の加算回路により供給された前記和を受け、その和が得
られたしきい値より大きい時は０に等しく、その和が最
小のときは１に等しく、その和が前記与えられたしきい
値と前記最小値の間で変化する時は０と１の間で常に増
加する値を取る信号を供給する少なくとも１つの変換回
路と、を備えることを特徴とするファジー論理制御器に
より達成される。

【００１２】本発明の目的の理解を簡単にするために、
次のようにして表すことができるファジールールの例に
ついてまず考えることにする。

【数１】 上のファジールールは２つの条件、すなわち、項Ａ１と
Ａ２がそれぞれ第１の条件の基準値および第２の条件の
基準値である時に、項Ｘ１が第１の条件の入力変数、お
よび項Ｘ２が第２の条件の入力変数である、を有する。

【００１３】本発明は、今説明したフォームを持つルー
ルに限定されるものではない。しかし、この特定な例を
検討することにより本発明の理解が容易になる。上記２
つの条件のルールの適切度を評価するために、本発明の
制御器は、入力変数Ｘと、２つの条件のうちの１つの基
準値Ａとの間の絶対差の増加関数であるような大きさを
持つ距離信号をおのおのが供給する２つの距離決定回路
を含む。それらの各増加関数は、それの値が、入力変数
Ｘと基準値Ａとの間の差がほぼ零である時にほぼ零であ
ることを特徴とするものである。

【００１４】入力信号と基準信号の間の差の関数として
のこの動作は、わかるように、定義により、入力値と条
件の基準値との間の差が増加するにつれて零に近づくよ
うな値を持つ、従来のメンバーシップ関数のそれとはほ
ぼ逆である。

【００１５】加算回路は、本発明の制御器のルールによ
り、距離信号の和に等しい信号を生ずる。したがって、
この和信号は全ての条件の入力変数集合の関数である。
その場合には、種々の条件に対して入力変数の集合（Ｘ
１，Ｘ２，．．．Ｘｎ）を多次元空間内の点Ｘ（→）
（以下（→）はその前の文字の上にあることを意味す
る）の位置を示すベクトルの種々の成分と考え、およ
び、種々の条件に対する基準値の集合（Ａ１，Ａ
２，．．．Ａｎ）を、多くの次元を持つ空間内の第２の
点Ａ（→）の位置を示すベクトルの種々の成分と同様に
考えると便利である。

【００１６】ルールにより加算回路によって発生される
信号が、上記点Ｘ（→）の位置が上記点Ａ（→）の位置
と同一である時に、零に等しいことを確信することは容
易である。また、和の値は、加算回路が入力端子に受け
る各距離信号の大きさの増加関数である。したがって、
加算回路により発生される信号の大きさは点Ｘ（→）と
前記点Ａ（→）の間の距離を表す、と述べることが可能
である。ここでは、語距離はユークリッド距離に限定さ
れず、それとは逆に、より一般的な意味で請求項１に適
合できると理解すべきであることを条件として求めるべ
きである。本発明の制御器は、加算回路により発生され
た信号から、ルールの全体の真理度を得ることを可能に
する変換回路も備える。

【００１７】

【実施例】図４は、単一の条件を有する制御ルールの真
理度を決定することを意図する、本発明に合致するアナ
ログ回路の回路図である。図４の回路により実行される
ルールは単一の条件を持つだけであるから、この回路は
とくに簡単であって、本発明のある要素の動作の理解を
容易にすることを可能にするものである。

【００１８】図４に回路図で示されている回路はルール
の真理度を評価するために機能する。そのルールの条件
は「Ｘ＝Ａならば」というフォームで表すことができ
る。この回路はたとえばＣＭＯＳ技術を用いて実現でき
る。ここで示す特定の実施例においては、取り扱うべき
値は電流の強さである。図４の回路によれば、入力電流
（Ｉ_in）の強さは入力変数の値に対応し、基準電流（Ｉ
_A ）の強さは基準値に対応する。

【００１９】図４の回路は３つの部分に分割できる。回
路の第１の部分３はバイアス電圧（Ｖ_bias）を固定する
ことを意図するものである。この部分３は、バイアス電
流（Ｉ_K ）を発生する電流発生器１１と、２つのＰ形ト
ランジスタ１２、１４と、２つのＮ形トランジスタ２
２、２４とにより構成される。この部分３の機能はトラ
ンジスタ２２のゲートにおける電圧レベル（Ｖ_bias）を
定めることである。

【００２０】この回路の第２の部分は、ルールの入力値
（Ｉ_in）と基準値（Ｉ_A） の間の絶対差の関数として距
離信号を発生することを意図する距離決定回路５によっ
て構成される。この種の回路自体は知られており、たと
えば、ＩＥＥＥ固体回路ジャーナル（ＩＥＥＥ Ｊｏｕ
ｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ Ｃｉｒｃｕ
ｉｔｓ）、３５７、２２（１９８７）所載のバルト
（Ｋ．Ｂｕｌｔ）およびウォリングス（Ｈ．Ｗａｌｌｉ
ｎｇｓ）の論文に記載されている。

【００２１】回路５は電流発生器９を含む。この電流発
生器の第１の分岐はトランジスタ１６、２６、２８で構
成されている。これは部分３のトランジスタ１４、２
２、２４により構成されているものと同一である。第２
の分岐は直列接続されているＰ形トランジスタ１８とＮ
形トランジスタ３８で構成される。トランジスタ１８お
よび３８のゲートはトランジスタ１６、２８のゲートへ
それぞれ接続され、トランジスタ１６、１８のドレイン
は、並列のそれら２つのトランジスタが１つのトランジ
スタに等しいようにして互いに接続される。その１つの
トランジスタの通路表面は２倍である。

【００２２】図４の回路の第３の部分７は本発明の変換
回路により構成される。回路７は、最大電流Ｉ_max を供
給する電流発生器４０と、出力電流が負に決してならな
いようにダイオードとして機能するＮ形トランジスタ４
２とを含む。

【００２３】次に図４の部分３の機能について詳しく説
明する。この部分３はバイアス電圧（Ｖ_bias）を発生す
ることを意図するものである。電流発生器１１の入力端
子がＰ形トランジスタ１２のドレインへ接続され、それ
ら２つの要素は正電源線２９とアース３０の間に直列接
続されていることがわかるであろう。したがって、トラ
ンジスタ１２を流れる電流の強さは電流発生器１１によ
り発生された電流の強さに等しい、すなわち、バイアス
電流Ｉ_K に等しい。トランジスタ１２と１４は、比が１
である電流ミラーを形成するように接続される。この構
成においては、トランジスタ１４を流れる電流もＩ_K で
ある。図４は、２つのトランジスタ２２、２４がトラン
ジスタ１４のドレインとアースの間に直列接続されてい
ることも示す。したがって、それらのトランジスタにも
電流Ｉ_K が流れる。トランジスタ２２、２４のゲートは
それ自体のドレインへも接続されるから、トランジスタ
２２のゲートとアースの間で測定されるバイアス電圧
（Ｖ_bias）は電流発生器１１により発生される電流Ｉ_K
により直接制御される。バイアス電圧（Ｖ_bias）はバイ
アス電圧として作用するために回路の第２の部分５へ供
給することを意図するものである。

【００２４】距離決定回路５は入力端子８に電流
（Ｉ_in）を受ける。この電流はルールの条件に対する入
力変数Ｘの値を表す。電流発生器９は、条件の基準値Ａ
を表す強さを持つ電流Ｉ_A をその自身に対して発生す
る。電流の強さＩ_in が電流の強さＩ_Aと正確に平衡する
（Ｘ＝Ａ）ようなものである場合には、トランジスタ２
６と２８は直列接続されているから、トランジスタ２６
を流れる全ての電流はトランジスタ２８も流れる。それ
らの状態においては、対称性により、トランジスタ２６
と２８を流れる電流はトランジスタ２２と２４を流れる
電流Ｉ_K に依然として等しい。トランジスタ２６を流れ
る電流Ｉ₁はトランジスタ２８を流れる電流Ｉ₂に等し
く、かつそれら２つのトランジスタの構造は類似してい
るから、トランジスタ２６と２８のゲート−ソース間電
圧をそれぞれ表す電圧Ｖ₁、Ｖ₂は同じである。更に、ト
ランジスタ２６のゲートはバイアス電圧（Ｖ_bias）に維
持される。必要なことの１つは Ｖ₁ ＋Ｖ₂ ＝Ｖ_bias を常に有することである。

【００２５】この式は、電流Ｉ_in が電流Ｉ_A（Ｘ≠Ａ）
を必ずしも補償しないような一般的な場合に常に適用さ
れる。この場合には、トランジスタ２８を流れる電流Ｉ
₂ はトランジスタ２６を流れる電流にもはや等しくない
ことにも注目すべきである。電流の間の一般的な式は下
記のように表される。 Ｉ_in − Ｉ_A ＋ Ｉ₁ − Ｉ₂ ＝ ０

【００２６】図５は図４の電流Ｉ₁ とＩ₂ の、電圧Ｖ₂
の関数としての一般的な挙動を示すグラフである。この
グラフにおける電流Ｉ₁とＩ₂のカーブの形が双曲線であ
ることから、それら２つの電流の差（Ｉ₁ −Ｉ₂） が電
圧Ｖ₁ とＶ₂ の差に比例することがわかる。更に、電流
Ｉ₁ とＩ₂ のカーブの形が双曲線であることから、それ
らの電流の強さの和が、Ｉ_K の２倍と、電圧Ｖ₁ とＶ₂
の差の二乗に比例する第２の項とに等しい第１の定数項
に分解することもわかる。それらの考察から、Ｉ₁＋Ｉ₁
が、Ｉ₁−Ｉ₂ の二乗に比例する１つの項＋２Ｉ_K に等
しいと結論することが可能になる。トランジスタ２８と
３８が電流ミラー構成にあるから、トランジスタ３８を
流れる電流の強さがＩ₂ に等しいことにも注目すべきで
ある。

【００２７】上記の考察から、回路部分５と７を循環す
る電流Ｉ_out の強さが次の式により与えられる、と結論
できる。 ０＝２Ｉ_K ＋Ｉ_out −Ｉ₁ −Ｉ₂ 電流Ｉ_out は Ｉ_out ＝１／８Ｉ_K*（Ｉ_in −Ｉ_A）² であるようにすることも可能である。

【００２８】これまで説明してきたような集積回路によ
り供給される出力信号は、限定された精度の場合を除
き、上の式にしたがって挙動しない。しかし、この発明
においては、決定要因は信号の定性的挙動である。

【００２９】図４の回路の、変換回路により構成されて
いる第３の部分７は、回路の部分５により供給される電
流Ｉ_out を電流発生器４０により発生された電流Ｉ_max
から差し引く。したがって、この走査の結果得られた電
流Ｉ_weightは距離決定回路により供給される電流Ｉ_out
を補うものである。それから電流Ｉ_weightは、ダイオー
ドとして動作するトランジスタ４２を通る。このトラン
ジスタはその電流が正である場合のみその電流を通す。
電流の強さＩ_inの関数としての電流Ｉ_weightの強さのグ
ラフの全体的な形は図１ｂのグラフの形に類似する。

【００３０】ここで説明している実施例の回路５により
供給される電流Ｉ_out の強さは、差の二乗、または前と
同様に、２つの点ＸとＡの間のユークリッド距離の二乗
を８Ｉ_K で除したものに等しい。したがって、バイアス
電流Ｉ_K は距離正規化パラメータとして作用する。した
がって、以上説明した電子回路は、 Ｘ＝ＡであるならばＹ＝Ｂである という形式の単一の入力値を有するルールの全体の真理
度の関数である強さを有する電流を供給する。

【００３１】図１ｃおよび図１ｄは、 Ｘ＜ＡであるならばＹ＝Ｂである，および Ｘ＞ＡであるならばＹ＝Ｂである という形式のルールを実行することをそれぞれ意図す
る、図４の回路の２つの変更例により発生された電流Ｉ
_weightの形を示すものである。

【００３２】上記２つのルールを実行するための回路は
図４と部分５を除いて同じである。部分５は図６ａと図
６ｂの回路図によりそれぞれ示されている回路によって
両方の場合に置換される。図６ａと図６ｂの２つの回路
と図４に示されている回路に含まれている回路素子は、
同じ参照番号で示す。先に用いた理由と同じ理由で、そ
れらの回路により発生される距離値を構成する電流Ｉ
_outの強さが、次の式に従って入力値Ｉ_in に依存するこ
とを決定することができる。 Ｉ_out ＝Ｉ_K （１＋（Ｉ_in −Ｉ_A）／４Ｉ_K）² 図
６ａに対して Ｉ_out ＝Ｉ_K （１−（Ｉ_in −Ｉ_A）／４Ｉ_K）² 図
６ｂに対して 図１ｃと図１ｄは、回路の部分５のそれら２つの変更例
において発生された信号を基にして発生される信号Ｉ
_weightのそれぞれの形を示すものである。

【００３３】図７は、２つの条件を持つルールの全体の
真理度を評価することを意図する、本発明のアナログ回
路の回路図である。この回路は図４の回路の上記動作原
理と同じ原理で動作する。図７の回路図は４つの部分１
０３、１０５ａ、１０５ｂ、１０７に分割される。第１
の部分１０３はバイアス電圧レベルを定める回路であ
る。この回路は図４の回路図の部分３と同じものであっ
て、それの構成部品には図４の対応する部品につけられ
ている参照番号と同じ参照番号がつけられる。この部分
の動作については、先に図４の回路の動作について説明
した所を参照されたい。

【００３４】図７の回路の第２の部分１０５ａと第３の
部分１０５ｂは、図４の回路の部分５と同一の回路によ
り構成される。それらの各回路は入力端子８ａ、８ｂに
入力信号Ｉ_in1 とＩ_in2 をそれぞれ受ける。それらの回
路の出力端子は図７の回路の同じ回路点３６へ接続され
る。この回路点３６は回路の第４の部分１０７へも接続
される。図７の回路の回路点３６と回路部分１０５ａ、
１０５ｂの出力端子との接続は、本発明のルールによる
加算回路を構成する。本発明によれば、回路部分１０５
ａ、１０５ｂは、たとえば図６ａまたは図６ｂの回路で
もちろん置換できる。図７の回路の第４の部分は図４の
回路の部分７と同じである。

【００３５】以上、各距離決定回路（図５の参照番号５
と、図７の参照番号１０５ａ、１０５ｂ）により供給さ
れる距離信号の大きさが、電流の強さＩ_inとＩ_A の差の
二乗関数であるような、本発明の一実施例のいくつかの
実施例について説明した。次に、距離信号の大きさが電
流の強さＩ_inとＩ_A の絶対差に比例するような実施例に
ついて説明する。図１０は図４を参照して先に説明した
電流の二乗化回路の最も簡単な実施例の回路図である。
図１０における参照番号は、図４に示されている回路素
子につけられている参照番号と同じである。更に、トラ
ンジスタ２６、２８のゲート−ソース間電圧を、前と同
様に、それぞれＶ₁、Ｖ₂で示し、同様に、トランジスタ
２６、２８を流れる電流をそれぞれＩ₁、Ｉ₂で示す。

【００３６】図４についての説明においては、入力電流
Ｉ_inと基準電流Ｉ_A の差が４*Ｉ_Kより小さい場合につい
てのみ参照した。電流Ｉ_inとＩ_A の最高の強さに関連す
る電流Ｉ_K の非常に低い値の選択に際しては、入力電流
Ｉ_inと基準電流Ｉ_A の差が４*Ｉ_K よりほとんど常に大
きい状況、更に詳しくいえば、ルールの条件（Ｉ_in＝Ｉ
_A）が実質的に検査される時を除き、入力電流Ｉ_inと基
準電流Ｉ_A の差が４*Ｉ_Kより大きい状況を持つことが可
能である。

【００３７】ここで図５と図１０を一緒に参照すると、
今説明した状況においては、電流Ｉ₁とＩ₂の一方の強さ
は、他方の電流が入力電流Ｉ_inと基準電流Ｉ_A の差（図
１０にはΔＩで示されている）に等しい時には、ほとん
ど常にほぼ零であることに気がつくであろう。最後に、
ルールの条件が検証されないと、電流Ｉ_outはＩ₁または
Ｉ₂ に直ちに等しい、すなわち、あらゆる場合に、ΔＩ
の絶対値に直ちに等しいことがわかるであろう。

【００３８】したがって、図１０の回路は、たとえば、
距離信号の強さがΔＩの絶対値の一次関数であるような
ルールの真理度決定回路にこの回路を構成するために、
図４の回路の部分５と置換した本発明の距離決定回路を
形成する。

【００３９】図１１は図１０におけるトランジスタ２６
と２８の代わりに、継続接続されたトランジスタを用い
た、図１０の回路の変更例の回路図である。この変更例
には、電流Ｉ₁ が非常に大きくなった時にあまり迅速に
飽和しないという利点がある。図１２は、図４の回路の
部分５の代わりに図１１の変更例が用いられる時に、図
４の回路の部分３の代わりに用いる回路の回路図を示
す。

【００４０】これまでは、ルールの真理度を決定するこ
とを意図する、本発明の全体の真理度の決定回路のいく
つかの実施例について説明してきた。次に、前記ルール
の結果を供給することを意図する本発明の出力変数の大
きさを決定する回路の実施例について説明する。この実
施例においては、出力変数は電圧の態様をとる。更に詳
しくいえば、興味のある特定の実施例においては、回路
の入力インタフェースと出力インタフェースは、後者が
下記のような形式のフォームを持つファジールールを実
際に実行するようなものである。「入力電流（Ｉ_in）の
強さが基準電流（Ｉ_A） の強さに等しいならば、出力電
圧は所定値（Ｖ_i）に等しい」

【００４１】図８は、所定値からのようなルールの出力
変数の値と、そのルールの全体の真理度の値を供給する
ことを意図する電子回路の回路図である。その真理度
は、先に述べた回路のうちの１つの回路とすることがで
きる異なる回路によってすでに決定されたものである。
図８の回路図は、図４の回路の部分７と同一で、従って
図７の回路１０７とも同一である部分を含む。この部分
７は理解を簡単にするために前の図からの反復としてい
るが、明らかなように、たとえば、図８の回路が図４の
回路の上流側に接続されているものとすると、部分７は
アセンブリに１回だけ現れるであろう。この回路は、た
だ１つの有効なルールが存在する第１の場合にはルール
の所定値に対応する所定の電圧Ｖ_A に等しく、いくつか
のルールが有効である第２の場合には、それらのルール
の種々の結果に対応する所定の電圧の和に等しい出力電
圧を供給することを意図する部分も含む。その和はルー
ルのそれぞれの真理度の関数として重みづけられてい
る。

【００４２】以上の説明のように、図８は図４と図７に
既に示されているいくつかの部品を有している。それら
の部品は電流発生器４０と、Ｎ形トランジスタ４２とで
ある。図８は、トランジスタ４２が第２のトランジスタ
４４に対して、電流ミラー構成で関連づけられているこ
とを示す。したがって、トランジスタ４４を流れる電流
もＩ_weightである。この電流は、電圧追従器として用い
られるＯＴＡ相互コンダクタンス増幅器のためのバイア
ス電流として機能する。図６は、このＯＴＡが電流ミラ
ー構成の２個のＮ形トランジスタ４６、４８と、第１の
Ｎ形トランジスタ５０と、第２のＮ形トランジスタ５２
とを含むことを示す。トランジスタ５０のドレインはト
ランジスタ４６へ接続され、ゲートはルールの所定値に
対応する所定の電圧Ｖ_i に維持される。トランジスタ５
２のドレインはトランジスタ４８へ接続され、そのゲー
ト電圧は出力変数の大きさを供給する。

【００４３】電流ミラー構成のために、トランジスタ４
６と４８を流れる電流の強さは同じである。更に、それ
らのトランジスタは並列接続されているから、それらの
トランジスタを流れる電流の和はＩ_weight に等しい
（出力Ｖ_out５６により吸収される電流が無いとする
と）。それらの条件においては、トランジスタ５０、５
２を流れる電流の強さは同じであるから、トランジスタ
５２のゲート電圧、すなわち、出力端子へ供給される電
圧Ｖ_out はトランジスタ５０のゲートへ供給される電圧
Ｖ_i 、すなわち、ルールの結果を形成する所定値に対応
する所定電圧に等しい。これまで説明してきた回路は単
一のルールについてだけ考えているから、出力電圧はル
ールの結果に対応する所定電圧に等しく、これは、この
ルールの全体の真理度が零でなければ、このルールの全
体の真理度とは無関係であることは、以上説明してきた
ところからいうまでもない。

【００４４】以上説明した回路と同じいくつかの回路を
用いて、いくつかのルールを同時に実行することが可能
である。これを行うためには、種々のルールの結果に対
して出力変数の大きさをそれぞれ供給する回路の出力端
子５６（図８）を一緒に接続するだけで十分である。３
種類のルールに対応する回路の出力端子の間の接続が図
９に線図的に示されている。図９においては、相互コン
ダクタンスｇ_m は図８の回路の１つの変更例に対応す
る。いくつかのルールの出力端子Ｖ_out が接続される
と、結果としての電圧Ｖ_out は、それぞれの関連度の関
数として重みづけられる各ルールの電圧Ｖ_i の和に等し
い。

【００４５】

【数２】 ここに、ｇ_m はｉ番目のＯＴＡの相互コンダクタンスで
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 メンバーシップ関数の様々な例のグラフであ
る。

【図２】 肯定「Ｘ１≡０」および「Ｘ２≡０」にそれ
ぞれ対応する２つのメンバーシップ関数を組合わせるこ
とにより従来のやり方で得られる、２つの入力変数を有
するルールの前件部の全体の真理度のグラフである。

【図３】 ユークリッド距離の二乗を計算することによ
り本発明の特定の実施例に従って評価される、図２のル
ールの前件部の全体の真理度のグラフである。

【図４】 単一の条件のみを有するルールの真理度の決
定回路の回路図である。

【図５】 図４に示されている特定のトランジスタのよ
うにして接続されている一対のＭＯＳトランジスタを流
れる電流の挙動のグラフである。

【図６】 「Ｘ＜Ａ」および「Ｘ＞Ａ」の形式をとる条
件を持つルールを実行するために、図４の特定の回路部
分の代わりに用いることを意図する回路素子の回路図で
ある。

【図７】 ２つの条件を持つルールの前件部の全体の真
理度の決定回路の例の回路図である。

【図８】 いくつかのルールの実行を許す制御器の出力
変数の大きさを決定する回路の例の部分の回路図であ
る。

【図９】 ルール集合の結果の重みづけられた和を実行
するために図８における接続のように回路の種々の部分
の間で行うべき接続の回路図である。

【図１０】 図４における特定の回路部分と、図７にお
ける特定の回路部分との代わりをすることを意図する、
本発明の別の実施例の距離決定回路の回路図である。

【図１１】 図１０の距離決定回路の別の実施例の回路
図である。

【図１２】 図１１の距離決定回路を使用する実施例に
おける図４の特定の回路部分の代わりに使用することを
意図する素子の回路図である。

【符号の説明】 ３，１０３…バイアス回路、５，１０５ａ，１０５ｂ…
距離決定回路、７，１０７…変換回路、９…電流発生
器、１６，１８，２６，２８，３８…トランジスタ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１つのルールの実行できるフ
   ァジー論理制御器であって、各前記ルールは、入力変数
   （Ｘ）と基準値（Ａ）との間の比較演算子により表され
   る少なくとも１つの条件を有し、前記制御器は、ルール
   の全体的な真理度により各所定値（Ｖ_A） を重みづける
   ことによりそれらの所定値を基にして決定される出力変
   数（Ｙ）の大きさ（Ｖ_out） の集合によって動作し、前
   記全体的な真理度は、前記ルールの種々の条件の真理度
   を組み合わせることにより決定され、条件の前記真理度
   は、条件が厳密に検証された時は１に等しく、条件が検
   証されていないと考えられた時は０に等しく、前記全体
   的な真理度の少なくとも１つの決定回路（図４）と、出
   力変数の前記大きさの１つの決定回路（図８および図
   ９）とを有するファジー論理制御器において、 前記入力変数（Ｉ_in）と前記基準値（Ｉ_A） の間で前記
   条件が検証された時に零で、それら２つの大きさ（Ｉ_in
   、Ｉ_A）が前記条件を検証しない時は、前記入力変数と
   前記基準値の間の絶対差（ΔＩ）の増加関数であるよう
   な大きさを持つ距離信号を出力端子に生ずる複数の距離
   決定回路（５；１０５ａ、１０５ｂ）と、 各ルールに対して得られた前記距離信号の大きさの和
   （Ｉ_out） を得る加算回路（２７、３６）と、 この加算回路により供給された前記和を受け、その和が
   与えられたしきい値より大きい時は０に等しく、その和
   が最小の時は１に等しく、その和が前記与えられたしき
   い値と前記最小値の間で変化する時は常に増加する値を
   取る信号（Ｉ_{we ight}）を供給する少なくとも１つの変換
   回路（７；１０７）と、を備えることを特徴とするファ
   ジー論理制御器。
2. 【請求項２】 前記距離決定回路は、 バイアス電圧を供給するバイアス回路（３；１０３）
   と、 前記基準値を表す基準電流（Ｉ_A） を供給する電流発生
   器（９）と、前記基準電流（Ｉ_A）の強さと前記入力変
   数を表す電流（Ｉ_in） の強さとを比較し、この比較を
   基にして差信号（ΔＩ）を供給する手段と、その差信号
   （ΔＩ）に応答して、差信号の大きさの増加関数である
   信号を供給する手段（１６、１８、２６、２８、３８）
   とを有する距離決定回路（５；１０５ａ、１０５ｂ）
   と、を備える請求項１記載の制御器。