JPH0834429B2 - Fuzzy inference circuit including analog / digital converter - Google Patents

Fuzzy inference circuit including analog / digital converter

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JPH0834429B2
JPH0834429B2 JP1172961A JP17296189A JPH0834429B2 JP H0834429 B2 JPH0834429 B2 JP H0834429B2 JP 1172961 A JP1172961 A JP 1172961A JP 17296189 A JP17296189 A JP 17296189A JP H0834429 B2 JPH0834429 B2 JP H0834429B2
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博 池田
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 この発明は、アナログ/デジタル変換器(以下A/D変
換器と略記)を含むファジィ推論回路に関するものであ
る。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a fuzzy inference circuit including an analog / digital converter (hereinafter abbreviated as A / D converter).

〔従来技術〕 従来のA/D変換器としては、例えば第6図に示すよう
なものがある。
[Prior Art] As a conventional A / D converter, for example, there is one shown in FIG.

A/D変換器には多くの種類があるが、ここでは逐次比
較型を示した。この逐次比較型は、中速(数μs〜数百
μsの変換時間)で、素子数が比較的少なく、高集積化
に適している。
Although there are many types of A / D converters, the successive approximation type is shown here. This successive approximation type is suitable for high integration at a medium speed (conversion time of several μs to several hundreds of μs) and a relatively small number of elements.

第6図において、(a)は電圧比較型、(b)は電流
比較型、(c)は電荷比較型を示す。
In FIG. 6, (a) shows a voltage comparison type, (b) shows a current comparison type, and (c) shows a charge comparison type.

第6図の回路においては、デジタル/アナログ変換器
(以下、D/A変換器と略記)1のアナログ出力(電圧VD
あるいは電流ID)と変換すべきアナログ入力電圧3とを
コンパレータ回路2で比較し、制御回路4およびレジス
タ51によってD/A変換器1の出力を逐次変え、ちょうど
アナログ入力電圧3と等しいと思われるところでレジス
タ51のデータを取り出すと、そのデータがデジタル変換
されたデータとなる。
In the circuit of FIG. 6, the analog output (voltage V D of the digital / analog converter (hereinafter abbreviated as D / A converter) 1)
Alternatively, the current I D ) is compared with the analog input voltage 3 to be converted by the comparator circuit 2, and the output of the D / A converter 1 is sequentially changed by the control circuit 4 and the register 51, and it seems that the analog input voltage 3 is exactly the same. When the data in the register 51 is taken out, the data becomes digitally converted data.

第7図および第8図は、上記第6図に示したようなA/
D変換器をファジィ・チップと組み合わせてファジィ・
コントローラを構成した例を示す図である。なお、この
ようなファジィ・コントローラに関しては、例えば、
「日経エレクトロニクス、No.457、pp.157−168、198
8」に記載されている。
7 and 8 show the A / A as shown in FIG. 6 above.
Combine the D converter with a fuzzy chip to
It is a figure which shows the example which comprised the controller. Regarding such a fuzzy controller, for example,
`` Nikkei Electronics, No.457, pp.157-168, 198
8 ”.

図示のごときファジィ・コントローラにおいては、入
力信号をA/D変換器でデジタル量に変換したのち、デジ
タル処理を行なうファジィ・プロセッサ(第7図ではSR
AM主体、第8図ではEPROM主体で構成)でファジィ推論
し、その結果をD/A変換器でアナログ量に変換してい
る。
In the fuzzy controller shown in the figure, a fuzzy processor that converts an input signal into a digital value with an A / D converter and then performs digital processing (SR in FIG.
Fuzzy inference is performed with AM as the main component and EPROM as the main component in Fig. 8), and the result is converted into an analog amount by the D / A converter.

上記のように、デジタル処理をするファジィ推論器に
おいては、実用的にはアナログ量で入力してアナログ量
で出力することが多いため、入力信号を一旦A/D変換
し、デジタル処理した後に、その結果をD/A変換して出
力する構成となるので、全体の規模が大きくなると共に
実効的な推論速度(アナログ入力からアナログ出力まで
の時間)にも限界が出てくる。一方、全てをアナログ回
路で構成すれば構成は簡略化されるが、コントローラの
信頼性、耐ノイズ性、大規模化、低消費電力化を考慮す
ると、デジタル処理の方が有利である。
As described above, in a fuzzy reasoner that performs digital processing, in practice, it is often input in an analog amount and output in an analog amount, so after the input signal is A / D converted and digitally processed, Since the result is D / A converted and output, the overall scale increases and the effective inference speed (time from analog input to analog output) also comes to a limit. On the other hand, if all are configured by analog circuits, the configuration is simplified, but digital processing is more advantageous in consideration of reliability, noise resistance, large scale, and low power consumption of the controller.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

上記のごとく、従来のA/D変換器をファジィ・コント
ローラに使用する場合には、入力アナログ量をデジタル
量に変換した後にファジィ推論を行ない、その結果を再
びアナログ量に変換して出力するために、A/D変換器、
ファジィ・デジタル・プロセッサ、D/A変換器の構成と
なっていたので、構成が大規模化し、処理の流れが長く
なる。そのため、コンパクト化や高速化が可能になると
いうファジィ・コントローラの利点が減殺されるという
問題があった。
As described above, when using a conventional A / D converter for a fuzzy controller, the fuzzy inference is performed after converting the input analog quantity into a digital quantity, and the result is converted back into an analog quantity for output. , A / D converter,
Since the fuzzy digital processor and the D / A converter were configured, the configuration became large and the processing flow became long. Therefore, there is a problem in that the advantage of the fuzzy controller that it can be made compact and high speed is diminished.

この発明は、上記のごとき従来技術の問題を解決する
ことを目的とするものである。
The present invention is intended to solve the problems of the prior art as described above.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記の目的を達成するため、本発明においては、特許
請求の範囲に記載するように構成している。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as described in the claims.

すなわち、本発明においては、複数の基準電圧を入力
してそれぞれ所定のメンバーシップ関数に対応したアナ
ログ値を出力する複数のデコーダ・ブロックを設け、そ
の出力とアナログ入力信号とを比較するように構成し、
A/D変換器自体を、アナログ入力信号に応じてファジィ
推論結果(あるいは途中結果)をデジタル量で出力する
ように構成することにより、ファジィ・コントローラ全
体の構成を簡略化することが出来るようにしたものであ
る。
That is, in the present invention, a plurality of decoder blocks for inputting a plurality of reference voltages and outputting an analog value corresponding to a predetermined membership function are provided, and the outputs are compared with the analog input signal. Then
By configuring the A / D converter itself to output the fuzzy inference result (or intermediate result) in digital amount according to the analog input signal, it is possible to simplify the overall configuration of the fuzzy controller. It was done.

なお、上記の各デコーダ・ブロックは、例えば、後記
第2図(b)に示すように、一つのデジタル量について
対応するアナログ量が複数存在する多価関数(例えば2
価関数)の特性を有し、また、第2図(c)に示すよう
に、複数のデコーダ・ブロックのうちの隣あったものの
アナログ量が重なりあった特性を有する。
It should be noted that each of the above decoder blocks has a multi-valued function (for example, 2 if there are a plurality of analog amounts corresponding to one digital amount, as shown in FIG. 2B).
2), and also has the characteristic that the analog amounts of adjacent ones of the plurality of decoder blocks overlap each other, as shown in FIG. 2 (c).

〔実施例〕〔Example〕

第1図は、本発明の一実施例のブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention.

第1図の回路は、基準電圧1a1…1an…を出力する基準
電圧発生器1aと、デコーダ・ブロック1b1、1b2、…1bn
と、コンパレータ回路2と、アップ・ダウン・カウンタ
5と、出力ラッチ回路6とから構成されている。また、
1c1、1c2、…1cnはそれぞれデコーダ・ブロック1b1、1b
2、…1bnの出力を示す。なお、第1図には記載していな
いが、制御用の論理回路が若干必要である。
The circuit shown in FIG. 1 includes a reference voltage generator 1a that outputs reference voltages 1a 1 ... 1a n ... And decoder blocks 1b 1 , 1b 2 , ... 1b n.
A comparator circuit 2, an up / down counter 5, and an output latch circuit 6. Also,
1c 1 , 1c 2 , ... 1c n are decoder blocks 1b 1 , 1b, respectively
2 ... Shows the output of 1b n . Although not shown in FIG. 1, some control logic circuits are required.

また、上記のデコーダ・ブロック1bnは第2図(a)
に示すような構成いなっている(詳細後述)。
Also, the above decoder block 1b n is shown in FIG. 2 (a).
The configuration is as shown in (details will be described later).

次に作用を説明する。 Next, the operation will be described.

まず、第3図に基づいてファジィ推論の概略を説明す
る。
First, the outline of fuzzy inference will be described with reference to FIG.

第3図に示すように、ファジィ推論では複数のif-the
n形式のルールを考える。また、この場合は、二つのル
ール(rulel、rule2)を例として説明する。
As shown in Fig. 3, fuzzy inference involves multiple if-the
Consider an n-type rule. In this case, two rules (rulel, rule2) will be described as an example.

第3図において、x1、x2は入力信号であり、具体的に
はセンサ信号等である。yは出力信号であり、具体的に
はアクチュエータ制御信号などである。また、A11〜A23
はファジィ量であり、具体的には「少し大きい」「やや
少ない」などのあいまいな表現を表わしている。そして
A11〜A23は図示のようなx1、x2、yの関数で表現され、
メンバーシップ関数と呼ばれる。メンバーシップ関数の
横軸はx1、x2、yであるが、縦軸はグレードgと呼ん
で、あいまいさの度合を表わす。グレードを規格化する
と、g=1はあいまいさのない集合であり、g=0はそ
の集合に含まれていないことを示す。ルールに応じてメ
ンバーシップ関数によって表現すると図示のようにな
る。
In FIG. 3, x 1 and x 2 are input signals, specifically sensor signals and the like. y is an output signal, specifically, an actuator control signal or the like. Also, A 11 to A 23
Is a fuzzy amount, and specifically expresses an ambiguous expression such as "slightly large" or "slightly small". And
A 11 to A 23 are expressed by the functions of x 1 , x 2 and y as shown in the figure,
Called the membership function. The horizontal axis of the membership function is x 1 , x 2 , y, while the vertical axis is called grade g, which represents the degree of ambiguity. When the grades are normalized, g = 1 indicates an unambiguous set, and g = 0 indicates that it is not included in the set. When it is expressed by a membership function according to the rule, it becomes as shown in the figure.

ここで、入力信号にx1=x1°、x2=x2°という値が入
ると、各々のメンバーシップ関数に従ってグレードgが
出る。推論の方法としては、各々のルールで前件部のグ
レードgの最小gTを求め(gT1とgT2)、後件部のメンバ
ーシップ関数をgTでカットする。カットされた各々のy
のメンバーシップ関数を合成(最大値の線)し、最後に
合成されたメンバーシップの重心を求めて出力値y°を
算出する。なお、この算出方法の詳細は、「日経エレク
トロニクス、No.457、pp.160」等に記載されている。
Here, when values of x 1 = x 1 ° and x 2 = x 2 ° are input to the input signal, the grade g is obtained according to each membership function. As a method of inference, the minimum g T of the grade g of the antecedent part is obtained by each rule (g T1 and g T2 ), and the membership function of the consequent part is cut by g T. Each y cut
The membership function of (1) is combined (the maximum value line), the center of gravity of the finally combined membership is calculated, and the output value y ° is calculated. The details of this calculation method are described in "Nikkei Electronics, No.457, pp.160" and the like.

出力値y°を求める操作(非ファジィ化)は上記の他
にも種々の方法があり、例えば、後件部のメンバーシッ
プ関数のg=1の値y1、y2とグレードgT1、gT2とによ
り、 のように平均をとっても良い非ファジィ化ができる。第
3図はこの方法を用いた場合を例示している。なお、こ
の方法に関しては、例えば、「インターナショナル ワ
ークショップ オン ファジィ システム アプリケー
ションズ(“International Workshop on Fuzzy System
Applications,"1988,pp.252-253,)」に記載されてい
る。
There are various methods for obtaining the output value y ° (defuzzification) other than the above, for example, the values y 1 and y 2 of the membership function g = 1 and the grades g T1 and g of the consequent part. With T2 , It is possible to defuzzify by taking an average like. FIG. 3 illustrates the case where this method is used. Regarding this method, for example, "International Workshop on Fuzzy System Applications (" International Workshop on Fuzzy System
Applications, "1988, pp.252-253,)".

本発明のA/D変換器の割合は、アナログ入力信号(x1
°やx2°)が入力された時に、メンバーシップ関数に従
ってそのグレードgTをデジタル信号で出力することにあ
る。
The ratio of the A / D converter of the present invention is the analog input signal (x 1
° or x 2 °) is input, its grade g T is output as a digital signal according to the membership function.

次に、第1図の回路の動作について説明する。 Next, the operation of the circuit shown in FIG. 1 will be described.

まず、基準電圧発生器1aから出力される一群の基準電
圧1a1、…1an…のうちの一つをデコーダ・ブロック1
b1、1b2、…1bnを介して、その出力1c1、1c2、…1cn
して取り出し、コンパレータ回路2の入力1cに入れ、変
換すべき入力アナログ信号3と上記の基準電圧とをコン
パレート回路2で比較する。そして取り出す基準電圧を
変え(詳細後述)、コンパレータ回路2で比較する。そ
して取り出す基準電圧を変え(詳細後述)、コンパレー
タ回路2が反転するまで上記の動作を繰り返す。なお、
この動作はクロック信号(図示せず)に同期して行なわ
れる。アップ・ダウン・カウンタ5は、上記クロック信
号をカウントする。そしてコンパレータ回路2の出力
(リセット信号2b)が立上がると、アップ・ダウン・カ
ウンタ5はその出力を出力ラッチ回路6に送出し、かつ
リセットされる。
First, one of the group of reference voltages 1a 1 , ... 1a n ... Output from the reference voltage generator 1a is connected to the decoder block 1
1b n are taken out as their outputs 1c 1 , 1c 2 , ... 1c n via b 1 , 1b 2 , ... 1b n, and are input to the input 1c of the comparator circuit 2 to convert the input analog signal 3 to be converted and the above reference voltage. The comparison circuit 2 compares. Then, the reference voltage to be taken out is changed (details will be described later), and the comparator circuit 2 performs comparison. Then, the reference voltage to be taken out is changed (details will be described later), and the above operation is repeated until the comparator circuit 2 is inverted. In addition,
This operation is performed in synchronization with a clock signal (not shown). The up / down counter 5 counts the clock signal. When the output of the comparator circuit 2 (reset signal 2b) rises, the up / down counter 5 sends its output to the output latch circuit 6 and is reset.

上記の出力ラッチ回路6の出力8が、アナログ入力信
号3に対応するデジタル信号である。
The output 8 of the output latch circuit 6 is a digital signal corresponding to the analog input signal 3.

この出力8がメンバーシップ関数によるグレードに対
応するためには、デコーダ・ブロック1b1、1b2、…1bn
を工夫する必要がある。第1図にはデコーダ・ブロック
1b1、1b2、…1bnの各々にメンバーシップ関数の形が模
式的に書いてある。
In order for this output 8 to correspond to the grade by the membership function, decoder blocks 1b 1 , 1b 2 , ... 1b n
Need to be devised. Figure 1 shows the decoder block
The form of the membership function is schematically written in each of 1b 1 , 1b 2 , ... 1b n .

なお、デコーダ・ブロック間に入力の重複があるの
は、メンバーシップ関数間に重なりがあるからである。
It should be noted that there is an overlap of inputs between decoder blocks because there is an overlap between membership functions.

ナンバーシップ関数のレベルはN個あり、例えば、N
=7ならば〔負に大きい、負に普通、負に小さ
い、ほぼゼロ、正に小さい、正に普通、正に大
きい〕の7種に対応する。
The numbership function has N levels, for example, N
If = 7, it corresponds to 7 kinds of [negative large, normal negative, negative small, almost zero, positive small, positive normal, positive large].

上記のN個のレベルは、N個のデコーダ・ブロック1b
1、1b2、…1bnに1対1に対応する。
The above N levels are N decoder blocks 1b.
There is a one-to-one correspondence with 1 , 1b 2 , ... 1b n .

また、セレクト信号7(d)がデコーダ・ブロックを
選択する信号(外部回路、例えばマイクロコンピュータ
等から与えられる)であり、アップ・ダウン・カウンタ
5から出力されるデコード信号5bがデコーダ・ブロック
内の選択をする信号である。なお、第1図の回路では、
デコーダ・ブロックは各々3ビットのデコード信号5b
(a、b、c)で動作する。
Further, the select signal 7 (d) is a signal for selecting a decoder block (given from an external circuit such as a microcomputer), and the decode signal 5b output from the up / down counter 5 is in the decoder block. This is a signal for selection. In addition, in the circuit of FIG.
Each decoder block has a 3-bit decode signal 5b
It operates in (a, b, c).

次に、デコーダ・ブロックは第2図(a)に示すごと
き構成を有する。
Next, the decoder block has a structure as shown in FIG.

第2図(a)において、デコーダ・ブロック1bnは、
3ビットのデコード信号(a、b、c)とセレクト信号
7(dn)で制御される。もちろん、必要に応じてビット
数は大きくできる。
In FIG. 2 (a), the decoder block 1b n is
It is controlled by a 3-bit decode signal (a, b, c) and a select signal 7 (d n ). Of course, the number of bits can be increased if necessary.

すなわち、上記3ビットの信号(a、b、c)のうち
2ビット(a、b)でグレードが(0、0)から(1、
1)まで指定される。また、1ビット(c)で、メンバ
ーシップ関数mが二値関数であるときに上側か下側かを
選ぶ。また、セレクト信号(dn)で、このデコーダ・ブ
ロック1bnが選ばれる。
That is, in the above 3-bit signal (a, b, c), 2 bits (a, b) are graded from (0, 0) to (1,
Up to 1) is specified. In addition, with 1 bit (c), when the membership function m is a binary function, the upper side or the lower side is selected. Further, this decoder block 1b n is selected by the select signal (d n ).

また、丸印で示した伝送ゲート9は、信号が“High"
のときに導通状態であり、デコード信号(a、b、c)
およびセレクト信号(dn)に応じて選択されたアナログ
信号が出力1cnに出る。例えばグレード(1、0)に対
応する上側のアナログ量が出力1cnに出され、コンパレ
ータ回路2でアナログ信号3と比較される。
Also, the signals of the transmission gates 9 indicated by circles are "High".
Is in the conductive state when, and the decode signals (a, b, c)
And the analog signal selected according to the select signal (d n ) appears at the output 1c n . For example, the upper analog quantity corresponding to the grade (1, 0) is output to the output 1c n and compared with the analog signal 3 by the comparator circuit 2.

以下、実際の例に基づいて第2図の動作を説明する。 The operation of FIG. 2 will be described below based on an actual example.

例えば、基準電圧発生器1aから出力される各基準電圧
は、1a1が最も低い値であり、1a2、1a3…になるに従っ
て所定間隔で順次高くなる電圧であるものとする。これ
らの各基準電圧が第2図(a)のデコーダ・ブロックの
入力端子1anのからの端子にそれぞれ入力するが、
各デコーダ・ブロック毎に予め定められたメンバーシッ
プ関数に対応するように接続される。例えば、第2図
(a)の左側に折線mで示された三角形のメンバーシッ
プ関数を実現する場合の一例としては、単純に低い方か
ら順番に、入力端子に最も低い基準電圧1a1を接続
し、に1a2、に1a3、に1a4、に1a5、に1a6
に1a7、は1a8を、それぞれ接続すればよい。すなわ
ち、折線mのような直線性の特性の場合には、等間隔の
基準電圧を順次低い方から高い方へ接続すればよい。こ
の場合、に1a1、に1a4、に1a7…のように、基準
電圧発生器1aから出力される各基準電圧を飛び飛びに接
続してもよい。要するに直線性の場合には、カウント値
とグレードとが直線的に対応するので、各入力端子に等
間隔の基準電圧を入力すればよい。なお、第2図(b)
や(c)に示すような曲線の場合には、その特性の応じ
て、特性の変化の大きい部分では基準電圧の間隔を小さ
く、変化の小さいところでは基準電圧の間隔を大きくす
るように接続する。例えば、に1a1、に1a2、に1a
4、に1a8、に1a12、に1a14、に1a15、に1a16
のように接続する。
For example, it is assumed that each reference voltage output from the reference voltage generator 1a has a lowest value of 1a 1 and is a voltage that sequentially increases at a predetermined interval as it becomes 1a 2 , 1a 3, ... Each of these reference voltages is input to the input terminal 1an of the decoder block of FIG. 2 (a).
Each decoder block is connected so as to correspond to a predetermined membership function. For example, as an example of realizing the triangular membership function indicated by the broken line m on the left side of FIG. 2 (a), the lowest reference voltage 1a 1 is simply connected to the input terminals in order from the lowest. To 1a 2 , to 1a 3 , to 1a 4 , to 1a 5 , to 1a 6 ,
1a 7 and 1a 8 should be connected respectively. That is, in the case of a linear characteristic such as the polygonal line m, the equally spaced reference voltages may be sequentially connected from the lower side to the higher side. In this case, the reference voltages output from the reference voltage generator 1a may be connected in a discontinuous manner, such as 1a 1 , 1a 4 , 1a 7 ... In short, in the case of linearity, since the count value and the grade correspond linearly, it suffices to input the reference voltage at equal intervals to each input terminal. Incidentally, FIG. 2 (b)
In the case of a curve such as that shown in FIG. 6C or 7C, according to the characteristics, the connection is made such that the interval of the reference voltage is small in the portion where the characteristic changes largely and the interval of the reference voltage is large in the portion where the change is small. . For example, to 1a 1 , to 1a 2 , to 1a
4 , to 1a 8 , to 1a 12 , to 1a 14 , to 1a 15 , to 1a 16
Connect as.

次に、アップ・ダウン・カウンタ5は、(a,b)の2
ビットがグレードに対応し、(c)の1ビットがアップ
カウントとダウンカウントとの切り換えに用いられる。
すなわち、(c)は最初0であり、(a,b)は、順次
(0,0)→(0,1)→(1,0)→(1,1)とアップカウント
し、次に、cが1になると、(1,1)→(1,0)→(0,
1)→(0,0)とダウンカウントする。そしてc=0の場
合には、=1であるから、c側(下半分)の伝送ゲー
トがオンとなり、c=1の場合にはc側(上半分)の伝
送ゲートがオンになる。また、a=0のときは=1,b
=0のときは=1となるから、カウンタ5のカウント
値に応じて、アップカウントのときは、まず(0,0)の
場合には入力端子に接続された伝送ゲートがオンにな
って基準電圧1a1が1cnから出力される。同様にして、カ
ウント値が増加するに従って、→→→の順序で
伝送ゲートがオンになり、次にダウンカウントの時に
は、→→→の順序で伝送ゲートがオンになる。
したがって、全体としては→→→→→→
→の順序で伝送ゲートがオンになり、1a1→1a2→1a3
→1a4→1a5→1a6→1a7→1a8の順序で基準電圧が出力さ
れることになる。また、メンバーシップ関数のグレード
は上記のカウント値に対応しており、(0,0)→(0,1)
→(1,0)→(1,1)→(1,1)→(1,0)→(0,1)→
(0,0)と変化する。すなわち、グレードの値は第2図
(a)の折線mで示すように、三角形(この例では正確
には台形)の特性となる。
Next, the up / down counter 5 is set to 2 of (a, b).
The bit corresponds to the grade, and 1 bit in (c) is used for switching between up-counting and down-counting.
That is, (c) is initially 0, and (a, b) is sequentially up-counted as (0,0) → (0,1) → (1,0) → (1,1), and then, When c becomes 1, (1,1) → (1,0) → (0,
1) → Count down as (0,0). When c = 0, since = 1, the c-side (lower half) transmission gate is turned on, and when c = 1, the c-side (upper half) transmission gate is turned on. When a = 0, = 1 and b
When = 0, it becomes = 1. Therefore, depending on the count value of the counter 5, when counting up, first, in the case of (0,0), the transmission gate connected to the input terminal is turned on and the reference Voltage 1a 1 is output from 1cn. Similarly, as the count value increases, the transmission gates are turned on in the order of →→→, and when the count is down, the transmission gates are turned on in the order of →→→.
Therefore, as a whole, →→→→→→
The transmission gates are turned on in the order of →, and 1a 1 → 1a 2 → 1a 3
→ 1a 4 → 1a 5 → 1a 6 → 1a 7 → 1a 8 The reference voltage is output in this order. In addition, the grade of the membership function corresponds to the above count value, (0,0) → (0,1)
→ (1,0) → (1,1) → (1,1) → (1,0) → (0,1) →
It changes with (0,0). That is, the grade value has a triangular (correctly trapezoidal in this example) characteristic, as shown by a broken line m in FIG.

なお、上記の例は、メンバーシップ関数が三角形の特
性の場合を示したが、基準電圧とデコーダ・ブロック内
の伝送ゲートの設置位置との関係を適宜設定することに
より、任意の特性のメンバーシップ関数を実現すること
が出来る。
The above example shows the case where the membership function has a triangular characteristic. However, by setting the relationship between the reference voltage and the installation position of the transmission gate in the decoder block as appropriate, the membership of an arbitrary characteristic can be obtained. Function can be realized.

また、dnは、複数個のデコーダ・ブロックのうちから
該当するブロックを選択するための信号であり、これに
よって第1図の1b1〜1bnのデコーダ・ブロックが一つづ
つ順次選択され、その選択されたデコーダ・ブロックの
出力がコンパレータ回路2へ送られる。
Further, dn is a signal for selecting a corresponding block from a plurality of decoder blocks, whereby the decoder blocks 1b 1 to 1b n of FIG. 1 are sequentially selected one by one, and The output of the selected decoder block is sent to the comparator circuit 2.

コンパレータ回路2では、上記のデコーダ・ブロック
から与えられた順次変化する基準電圧と入力アナログ電
圧とを順次比較し、基準電圧と入力アナログ電圧との大
小関係が反転した場合に、その出力が反転する。
The comparator circuit 2 sequentially compares the reference voltage given from the decoder block and the input analog voltage, and when the magnitude relationship between the reference voltage and the input analog voltage is inverted, the output is inverted. .

カウンタ5は、クロック信号をカウントして順次出力
し、かつ、コンパレータ回路2の出力が反転する毎にリ
セットされ、そのときの出力がラッチ回路6で保持され
て出力される。したがってラッチ回路6の出力は、リセ
ット後に基準電圧と入力アナログ電圧との大小関係が反
転するまでのカウント値、すなわちその時点におけるグ
レードの値に相当するディジタル値であり、これが入力
アナログ電圧をディジタル値に変換した値となる。した
がって上記の変換されたディジタル値は自動的にファジ
ィ量となっている。
The counter 5 counts and sequentially outputs the clock signal, and is reset each time the output of the comparator circuit 2 is inverted, and the output at that time is held and output by the latch circuit 6. Therefore, the output of the latch circuit 6 is a count value until the magnitude relationship between the reference voltage and the input analog voltage is inverted after resetting, that is, a digital value corresponding to the grade value at that time. It becomes the value converted to. Therefore, the converted digital value automatically becomes a fuzzy amount.

また、上記の各デコーダ・ブロックは、例えば、第2
図(b)に示すように、一つのデジタル量について対応
するアナログ量が複数存在する多価関数の特性を有し、
また、第2図(c)に示すように、複数のデコーダ・ブ
ロックのうちの隣あったもののアナログ量が重なりあっ
た特性を有する。なお、第2図(b),(c)において
は、放物線状の2価関数の場合を例示したが、折線状の
ような他の形状の特性や3価関数以上の場合もある。
Also, each of the above decoder blocks is, for example, the second
As shown in FIG. (B), it has a characteristic of a polyvalent function in which there are a plurality of analog quantities corresponding to one digital quantity,
Further, as shown in FIG. 2 (c), it has a characteristic that the analog amounts of adjacent ones of the plurality of decoder blocks overlap. In addition, in FIGS. 2B and 2C, the case of a parabolic divalent function is illustrated, but there are also cases of characteristics of other shapes such as a polygonal shape or a trivalent function or more.

上記のようにデコーダ・ブロックを構成することによ
り、選択されたメンバーシップ関数mのグレードに対応
するアナログ量を出力することが出来、出力ラッチ回路
6の出力信号8がアナログ入力信号3(例えばx1°)に
対応するグレードになる。
By configuring the decoder block as described above, it is possible to output an analog amount corresponding to the grade of the selected membership function m, and the output signal 8 of the output latch circuit 6 is the analog input signal 3 (for example, x 1 °) corresponding grade.

いろいろな型のメンバーシップ関数を用いたい場合の
方法としては、(i)デコーダ・ブロックをすべての種
類について用意しておく、(ii)デコーダ部をEPROM等
でプログラムできるようにする、などが考えられる。
If you want to use various types of membership functions, consider (i) preparing decoder blocks for all types, (ii) making the decoder part programmable with EPROM, etc. To be

次に、第5図は、上記のごときA/D変換器を用いてフ
ァジィ・チップであるいはファジィ、プロセッサを構成
した例を示すブロック図である。
Next, FIG. 5 is a block diagram showing an example in which a fuzzy chip or a fuzzy processor is configured using the A / D converter as described above.

まず、第5図(a)は、各々のルールを時分割で推論
する方式である。この方式では、規模はルールの数に依
らないが、推論速度が遅くなる。
First, FIG. 5 (a) shows a method of inferring each rule by time division. In this method, the scale does not depend on the number of rules, but the inference speed becomes slow.

第5図(a)において、サンプル・ホールドによって
アナログ入力信号x1°、x2°を入力し、それぞれ本発明
のA/D変換器11、11′に入力する。また、制御回路13に
より、まずルール1のメンバーシップ関数が信号d1
d2、d3で選択される。後件部については、デジタル回路
14により、グレード1の座標yiだけ出力されれば十分で
ある。この場合yi=d3で良い。
In FIG. 5 (a), the analog input signal x 1 ° by the sample-and-hold type the x 2 °, respectively inputted to the A / D converter 11, 11 'of the present invention. Further, the control circuit 13 first determines that the membership function of rule 1 is the signal d 1 ,
Selected by d 2 and d 3 . Digital circuit for the consequent part
According to 14, it is sufficient to output only the grade 1 coordinates y i . In this case, y i = d 3 is sufficient.

次に、A/D変換器11,11′で変換されたグレードgT
(図では6ビットとしている)は最小値回路12で最小の
ものgT1が選ばれ、非ファジィ化回路15に入力されて記
憶される。なお、外部から他のデジタルのgTの入力があ
れば、この6ビットバスに入力すればよい。
Next, transformed Grade g T by the A / D converter 11, 11 'is (are 6 bits in the figure) smallest g T1 at the minimum value circuit 12 is selected, input to a defuzzification circuit 15 Are stored. If there is another digital g T input from the outside, it can be input to this 6-bit bus.

次に、ルール2について制御回路13がメンバーシップ
関数を指定し、同様にA/D変換でグレードgT2が非ファジ
ィ化回路15に入力される。
Next, for rule 2, the control circuit 13 specifies the membership function, and similarly the grade g T2 is input to the defuzzification circuit 15 by A / D conversion.

上記の動作により、非ファジィ化回路15には、y1
y2、gT1,gT2がデジタルで入力されたことになり、前記
(1)式に従ってy0を計算し、D/A変換すると、推論結
果としてのアナログ出力y°が得られる。
With the above operation, the defuzzification circuit 15 has y 1 ,
This means that y 2 , g T1 and g T2 have been digitally input, and y 0 is calculated according to the equation (1) and D / A converted to obtain an analog output y ° as an inference result.

次に、第5図(b)に示した回路は、ルール毎にA/D
変換器11-1、11-2、11-3、11-4を設けた構成である。こ
の構成によれば高速処理が可能である。
Next, the circuit shown in FIG. 5 (b) uses A / D for each rule.
The converters 11 -1 , 11 -2 , 11 -3 , 11 -4 are provided. According to this configuration, high speed processing is possible.

次に、第4図は、本発明の他の実施例のブロック図で
ある。
Next, FIG. 4 is a block diagram of another embodiment of the present invention.

この実施例は、デコーダ・ブロック1b1、1b2、…1bn
の出力を上側と下側とで二つに分けて2出力とし、それ
ぞれにコンパレータ回路2とコンパレータ回路2′とを
接続し、その出力2a′、2aの論理和をOR回路10で求め、
それをラッチ・リセット信号に2cとするものである。
In this embodiment, the decoder blocks 1b 1 , 1b 2 , ... 1b n
Is divided into two on the upper side and the lower side to form two outputs, the comparator circuit 2 and the comparator circuit 2 ′ are connected to each, and the OR of the outputs 2a ′ and 2a is obtained by the OR circuit 10,
It is 2c for the latch / reset signal.

この構成においては、デコーダ・ブロックの出力を2
つに分けたため、デコーダ信号5bは(a、b)の2ビッ
トで良く、デコーダはダウン(あるいはアップ)カウン
タ5′で行なわれる。このように構成すれば、比較が並
列で行なわれ、A/D変換速度を約2倍に向上させること
が出来る。
In this configuration, the decoder block output is 2
Since it is divided into two, the decoder signal 5b may be 2 bits of (a, b), and the decoder is performed by the down (or up) counter 5 '. According to this structure, the comparisons are performed in parallel, and the A / D conversion speed can be increased about twice.

なお、さらにコンパレータ回路を増やして並列化すれ
ば、さらに高速化が可能であるが、素子数、消費電力は
増大する。
It should be noted that if the number of comparator circuits is further increased and parallelized, the speed can be further increased, but the number of elements and power consumption increase.

以上のように、本発明を用いれば、A/D変換の変換時
間内に自動的にファジィ量になるので、第7図や第8図
に示したような従来例に比べて、メンバーシップ関数を
メモリから読み出す時間(メモリのアクセス時間)だけ
高速になり、アナログ入力がある場合のファジィ推論回
路を高速化することが出来る。
As described above, according to the present invention, since the fuzzy amount is automatically set within the conversion time of the A / D conversion, the membership function can be compared with the conventional examples shown in FIGS. 7 and 8. It becomes faster by the time of reading from the memory (memory access time), and the fuzzy inference circuit when there is an analog input can be made faster.

〔発明の効果〕 以上説明してきたように、この発明によれば、アナロ
グ入力信号に応じてメンバーシップ関数に対応したグレ
ード数をデジタル量で出力するように構成したことによ
り、メンバーシップ関数を参照する時間だけ高速化する
ことが出来、かつ、アナログ入力に対してデジタル処理
を主体とするファジィ・チップあるいはファジィ・プロ
セッッサを簡単な構成で実現することが出来る。そのた
め高速化・低消費電力化に対応可能なシステムを構築す
ることが出来る、という効果が得られる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, since the number of grades corresponding to the membership function is output in a digital amount according to the analog input signal, the membership function is referred to. Therefore, it is possible to speed up the operation for a certain period of time, and it is possible to realize a fuzzy chip or a fuzzy processor that mainly performs digital processing for analog input with a simple configuration. Therefore, there is an effect that it is possible to construct a system that can cope with high speed and low power consumption.

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

第1図は本発明の第1の実施例のブロック図、第2図は
デコーダ・ブロックの一実施例の回路図および特性図、
第3図はファジィ推論を説明するための特性図、第4図
は本発明の第2の実施例のブロック図、第5図は本発明
を適用したファジィ・チップのブロック図、第6図は従
来のA/D変換器の一例図、第7図および第8図は従来の
ファジィ・コントローラの一例のブロック図である。 〈符号の説明〉 1…D/Aコンバータ 2…コンパレータ回路 3…アナログ入力電圧 4…制御回路 5…アップ・ダウン・カウンタ 6…出力ラッチ 7…デコーダ・ブロックのセレクト信号 8…デジタル出力信号 9…アナログ伝送ゲート 10…論理和ゲート
FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram and a characteristic diagram of an embodiment of a decoder block,
FIG. 3 is a characteristic diagram for explaining fuzzy reasoning, FIG. 4 is a block diagram of a second embodiment of the present invention, FIG. 5 is a block diagram of a fuzzy chip to which the present invention is applied, and FIG. An example of a conventional A / D converter, FIGS. 7 and 8 are block diagrams of an example of a conventional fuzzy controller. <Description of Codes> 1 ... D / A converter 2 ... Comparator circuit 3 ... Analog input voltage 4 ... Control circuit 5 ... Up / down counter 6 ... Output latch 7 ... Decoder block select signal 8 ... Digital output signal 9 ... Analog transmission gate 10… OR gate

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】値の異なる複数のアナログ値の基準電圧を
発生する基準電圧発生器と、 カウンタの出力とグレード値との関係が所定のメンバー
シップ関数に対応して予め設定されており、上記カウン
タの出力に対応したグレード値に対応して予め設定され
た値の電圧を、上記基準電圧発生器から与えられた複数
の基準電圧のうちから、上記カウンタの出力に対応して
選択し、順次アナログ電圧として出力する回路であっ
て、それぞれが予め定められたメンバーシップ関数に対
応した特性を有する複数のデコーダ・ブロックと、 上記複数のデコーダ・ブロックを順次選択し、その選択
した順序で各デコーダ・ブロックの出力を順次出力させ
る回路と、 デジタル信号に変換すべきアナログ入力信号と上記デコ
ーダ・ブロックから出力されたアナログ電圧との大小比
較を行なうコンパレータ回路と、 クロック信号をカウントして順次出力し、上記コンパレ
ータ回路の出力あるいは該出力の論理和出力のエッヂに
同期してリセットされる上記カウンタと、 該カウンタの出力をラッチし、デジタル信号として出力
するラッチ回路と、 を備えたことを特徴とするアナログ/デジタル変換器を
含むファジィ推論回路。
1. A reference voltage generator for generating reference voltages of a plurality of analog values having different values, and a relationship between an output of a counter and a grade value is preset corresponding to a predetermined membership function, A voltage having a preset value corresponding to the grade value corresponding to the output of the counter is selected from a plurality of reference voltages given from the reference voltage generator corresponding to the output of the counter, and sequentially. A circuit for outputting as an analog voltage, each of which has a characteristic corresponding to a predetermined membership function, and a plurality of the decoder blocks are sequentially selected, and each decoder is selected in the selected order.・ Circuit that sequentially outputs block output, analog input signal to be converted to digital signal, and analog output from the above decoder block A comparator circuit that compares the magnitude with a voltage, a counter that counts and outputs clock signals sequentially, and is reset in synchronization with the output of the comparator circuit or the edge of the logical sum output of the outputs, and the output of the counter A fuzzy inference circuit including an analog / digital converter, which comprises:
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