JPS61264411A - Reasoning abnormality detecting system for fuzzy reasoning arithmetic unit - Google Patents

Reasoning abnormality detecting system for fuzzy reasoning arithmetic unit

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JPS61264411A
JPS61264411A JP60106060A JP10606085A JPS61264411A JP S61264411 A JPS61264411 A JP S61264411A JP 60106060 A JP60106060 A JP 60106060A JP 10606085 A JP10606085 A JP 10606085A JP S61264411 A JPS61264411 A JP S61264411A
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fuzzy
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control
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修 伊藤
Osamu Yagishita
柳下 修
Masanori Onizuka
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Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To display the generation of the reasoning abnormality by detecting and treating the reasoning abnormality due to an error of a control rule for fuzzy reasoning operation or the incomplete designing during an arithmetic operation. CONSTITUTION:A fuzzy reasoning arithmetic unit 3 performs a fuzzy reasoning operation by means of the input values given from a measured value input device 1 and a process state input device 2 and fetching plural control rules of a control rule storage device 5 via a control rule input device 4. Thus the output value obtained from a membership function for output is delivered from a control output device 6 in the form of the control output and also displayed on a control state display command device 7 and a control state display device 8. Then a reasoning abnormality detection parameter input device 9, a reasoning abnormality detector 10, a reasoning abnormality state display device 13 and a reasoning abnormality state display command device 12 are added to a fuzzy control device. Thus an output membership function given from the unit 3 is collated with the parameter given from the device 9 for study. Then the abnormality of the reasoning operation is detected and displayed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プロセス計測値と、プロセス状況を運転員が
感覚的に判定した結果であるプロセス状況値と、の何れ
か一方または双方を入力値とし、所定の制御規則に従っ
てファジィ推論演算を行ない、その結果として出力用メ
ンバーシップ関数を作成し、該関数から出力値を決定し
て制御出力として出力するようにしたファジィ推論演算
装置における推論異常検知方式に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention provides a method for inputting either or both of process measurement values and process status values that are the results of intuitive judgments of process status by operators. An inference abnormality in a fuzzy inference calculation device that performs fuzzy inference calculations according to predetermined control rules, creates an output membership function as a result, determines an output value from the function, and outputs it as a control output. This relates to the detection method.

ファジィ推論演算とかファジィ調節とかの用語に見られ
るファジィという概念は、昭和40年頃登場した比較的
新しい概念であるので、以下、本発明の理解に必要な範
囲で簡単に説明する。
The concept of fuzzy, which can be seen in terms such as fuzzy inference operation and fuzzy adjustment, is a relatively new concept that appeared around 1960, so it will be briefly explained below to the extent necessary for understanding the present invention.

ファジィ(fuzzy)というのは、「あいまいな」と
いう意味の英語である。あいまい集合論、あいまい論理
、あいまい代数など、所謂“あいまい数学”が近年登場
したわけであるが、このあいまい論理を適用してなされ
る制御があいまい制御であり、従来のプロセス制御に比
べても遜色のないものと云われている。
Fuzzy is an English word that means "ambiguous." So-called "fuzzy mathematics" such as fuzzy set theory, fuzzy logic, and fuzzy algebra have appeared in recent years, but the control performed by applying this fuzzy logic is called fuzzy control, and it is inferior to conventional process control. It is said that there is no

このあいまい制御の狙いは、数学モデルが作れないよう
な複雑なプロセスでも、人間(オペレータ)ならばプロ
セスの挙動についての漢とした知識や制御経験などによ
ってうまく実現できるであろう制御を計算機で再現しよ
うとする所にある。
The aim of this ambiguous control is to use a computer to reproduce, even in complex processes for which a mathematical model cannot be created, a control that a human (operator) would be able to successfully achieve based on their in-depth knowledge of process behavior and control experience. It's there where you try.

そこで、このあいまい制御の手法としては、プロセス計
測値のほかに、運転ji(オペレータ)がプロセス状況
を主観的、感覚的に判定した結果(つまり、大きいとか
、小さいとか、中位とか、或いは高いとか、低いとか、
の判定結果、これらをあいまい変数と云う)を用い、所
定の制御規則に従って推論(推定演算)を行ない、その
結果を制御出力として用いる。ここで、あいまい変数に
ついては、同一のプロセス状況について「大きい」なら
「大きい」と判定する度合(例えばそのように判定する
人の数の割合)を表わすメンバーシップ関数が予め定め
られており、このメンバーシップ関数を用いてあいまい
変数の数値化(この数値化されたものをここではプロセ
ス状況値と云うことにする)がなされる。
Therefore, as a method for this ambiguous control, in addition to the process measurement values, the results of the operator's subjective and intuitive judgment of the process status (in other words, whether the process is large, small, medium, or high) are used. Or low.
(these are called ambiguous variables), inference (estimation calculation) is performed according to a predetermined control rule, and the result is used as a control output. Here, for ambiguous variables, a membership function is predetermined that represents the degree to which the same process situation is determined to be "large" if it is "large" (for example, the proportion of the number of people who make such a determination). The ambiguous variable is digitized using the membership function (herein, this digitized value will be referred to as a process status value).

本発明は、あいまい制御そのものを目的とするものでは
ないので、これ以上の説明は省略する(なお、更に詳細
が知りたければ、「計測と制御」VOL、18.1lh
2.P150〜160の論文「あいまい集合と論理への
応用」、同じく「計測と制御J VOL、22゜N11
.P84〜86の論文「あいまい制御」等を参照された
い)。
Since the present invention is not aimed at ambiguous control itself, further explanation will be omitted.
2. Papers P150-160 "Fuzzy sets and their application to logic", also "Measurement and Control J VOL, 22゜N11
.. Please refer to the paper "Ambiguous Control" on pages 84-86).

なお、以下、本明細書では、「あいまい」という用語は
現状では未だ誤解を招く恐れがあり、適当ではないと考
えたので、すべて「ファジィ」という用語に統一して説
明することにした。
Hereinafter, in this specification, we have decided to use the term "fuzzy" for all explanations, as we believe that the term "vague" may still cause misunderstandings and is inappropriate.

〔従来技術〕[Prior art]

一般に、ファジィ推論演算装置における推論演算は制御
規則(推定規則とも云う)に基づいて行われる。その制
御規則を構成する前件部(IF部)と後件部(THEN
部)における量的な表現がファジィ変数(大きい、小さ
いなどのあいまい変数)で表現されている場合、ファジ
ィ推論演算装置は、与えられた入力値を用いて出力用メ
ンバーシップ関数を求め、そのメンバーシップ関数より
出力値(操作値)が決定される。
In general, inference operations in a fuzzy inference operation device are performed based on control rules (also referred to as estimation rules). The antecedent part (IF part) and the consequent part (THEN
When the quantitative expression in (section) is expressed by fuzzy variables (ambiguous variables such as large or small), the fuzzy inference calculation device uses the given input value to find the output membership function and calculates its members. The output value (operation value) is determined by the ship function.

第4図は、ファジィ演算装置が推論演算の結果、求めた
出力用メンバーシップ関数の一例を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing an example of an output membership function obtained by the fuzzy calculation device as a result of inference calculation.

同図において、横軸は出力値の正規化された値(例えば
弁開度が出力値であるとすると、弁開度100%が正規
化された値で1、弁開度θ%が正規化された値で0)で
あり、縦軸は出力値に対するグレード、すなわち、出力
値をyとする場合の当てはまり具合を示し、グレード1
ということは、当てはまり具合が100%であることを
意味し、グレード0ということは、当てはまり具合が0
%であることを意味している。
In the same figure, the horizontal axis is the normalized value of the output value (for example, if the valve opening is the output value, the normalized value is 1 for the valve opening of 100%, and the normalized value for the valve opening θ%) The vertical axis shows the grade for the output value, that is, the degree of fit when the output value is y, and the grade 1
This means that the degree of applicability is 100%, and grade 0 means that the degree of applicability is 0.
%.

制御規則の後件部命題としては、例えば「弁開度を中位
にせよ」という命題であるとしたら、その命題にもっと
も良く当てはまるグレードは1であるから、グレードの
ピーク値1に相当する出力値yは、横軸の1と0の中間
(つまり中位)にくることになり、それ以外の出力値は
、その中間から遠去かるにつれグレードが低下するのが
一般的であると考えてよい。
For example, if the consequent proposition of a control rule is "Make the valve opening to a medium level," the grade that best applies to that proposition is 1, so the output corresponding to the peak value of 1 is The value y will be between 1 and 0 on the horizontal axis (in other words, the middle), and other output values generally have a lower grade as they move away from the middle. good.

実際には、グレードと云っても、単一の前件部命題に対
する当てはまり具合ではなく、複数の前件部命題に対し
て同時に当てはまるその当てはまり具合を云うことが多
いから、従って、前件部のどの命題に対しても完全に当
てはまるという場合に限って、グレードはlになる。成
る入力値が、複数の制御規則のどれに対しても完全に当
てはまるという場合は少ないから、出力用メンバーシッ
プ関数の関数波形において、グレードが1になる出力値
は滅多に存在しない。
In reality, grade often refers to the degree to which it applies to multiple antecedent propositions at the same time, rather than the degree to which it applies to a single antecedent proposition. The grade is l only if it is completely applicable to every proposition. Since there are few cases in which an input value completely applies to any of the plurality of control rules, there is rarely an output value with a grade of 1 in the function waveform of the output membership function.

所で出力用メンバーシップ関数が第4図に示す如く求ま
ったとして、このメンバーシップ関数より、実際に制御
出力として出力される出力値を決定する方法としては、
そのメンバーシップ関数の関数波形と横軸とにより構成
される面積を2等分する点の出力値をもって当該出力値
(第4図のyo)とする方法がよく用いられるが、この
方法が成立するには、その前提として、出力値に対する
メンバーシップ関数の波形が多峰性を示さないというこ
とが暗黙の前提条件となっている。
Now, assuming that the output membership function has been determined as shown in Fig. 4, the method of determining the output value that is actually output as the control output from this membership function is as follows.
A method is often used in which the output value at a point that bisects the area formed by the function waveform of the membership function and the horizontal axis is used as the output value (yo in Figure 4), but this method works. An implicit precondition for this is that the waveform of the membership function for the output value does not exhibit multimodality.

たとえば第4図に示すようなメンバーシップ関数の波形
であるならば、良好な推論がなされた結果であるといえ
るが、第5図に示したような多峰性をもつ関数波形が得
られたときは、良好な推論の結果とは言えない。第5図
に示すようなメンバーシップ関数波形が現われる原因は
、ファジィ演算装置において使用している制御規則に誤
りがあるか、制御規則の設計が不十分であるか、などの
ためであり、このような場合には制御規則の修正が必要
となる。
For example, if the waveform of the membership function is as shown in Figure 4, it can be said that it is the result of good inference, but a multimodal function waveform as shown in Figure 5 was obtained. This cannot be said to be the result of good reasoning. The reason why the membership function waveform shown in Fig. 5 appears is because there is an error in the control rule used in the fuzzy arithmetic device, or the control rule is insufficiently designed. In such cases, it is necessary to modify the control rules.

しかし、制御規則を構成する前件部、後件部とも、そこ
における量的な表現としてファジィ変数を用いた従来の
ファジィ演算制御では、第4図に見られるような単峰性
に近いメンバーシップ関数波形が常に得られるように制
御規則が設計されているものと決め込んでいたため、制
御規則の誤りや設計が不十分な場合のその検知方法は用
意されていなかった。
However, in conventional fuzzy arithmetic control that uses fuzzy variables as quantitative expressions for both the antecedent and consequent parts that make up the control rule, the membership is close to unimodal, as shown in Figure 4. Because it was assumed that the control rules were designed so that a functional waveform could always be obtained, there was no method for detecting errors in control rules or insufficient design.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

そこで本発明が解決しようとする問題点は、ファジィ推
論演算装置において、その動作中、制御規則の誤りや設
計不十分に起因する推論演算の異常が発生したとき、そ
のことの検知ならびに対処を可能にすること、であると
云える。従って本発明は、上述のことを可能にするファ
ジィ推論演算装置における推論異常検知方式を提供する
ことを目的とする。
Therefore, the problem that the present invention aims to solve is that when an abnormality in the inference operation occurs due to an error in the control rule or insufficient design during the operation of the fuzzy inference operation device, it is possible to detect and deal with the abnormality. It can be said that it is to do something. Therefore, an object of the present invention is to provide an inference anomaly detection method in a fuzzy inference arithmetic device that makes the above possible.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

この発明は、ファジィ推論演算装置における推論演算が
、制御規則に基づき、入力値に対して行われる場合、そ
の制御規則に誤りや設計の不十分さがあると、推論演算
結果として得られる出力用メンバーシップ関数の波形が
多峰性をもつことに着目し、その多峰性が現われたか否
かの判断を、そのメンバーシップ関数波形の最大ピーク
値と2番目に高いピーク値とその2つのピークの間にあ
る谷間の最小値の3値を用いて制御動作中に行い、多峰
性が現われていると判定された場合には、表示装置に推
論異常の発生を表示するとともに、発生の日時、そのと
きの入力値、主に使用された制御規則および出力用メン
バーシップ関数を表示し、かつそれらを記憶し、また過
去に記憶した内容を表示できるようにして、推論異常検
知とそれの対処を可能にしたものである。
This invention provides that when an inference operation in a fuzzy inference operation device is performed on an input value based on a control rule, if there is an error or insufficient design in the control rule, the output value obtained as the result of the inference operation Focusing on the fact that the waveform of the membership function has multimodality, we judge whether the multimodality has appeared or not using the maximum peak value, the second highest peak value, and the two peaks of the membership function waveform. This is performed during control operation using the three minimum values of the valley between the two, and if it is determined that multimodality has appeared, the occurrence of the inference abnormality is displayed on the display device, and the date and time of occurrence are displayed. , display and memorize the input values at that time, the control rules mainly used, and the output membership functions, and display the contents memorized in the past to detect inference anomalies and deal with them. This is what made it possible.

〔実施例〕〔Example〕

次に図を参照して本発明の一実施例を説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示すブロック図である。同
図に示す実施例は、従来のファジィ調節装置に対して、
・破線で囲んだ回路部分Sを付加したものであると云え
る。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention. The embodiment shown in the figure is different from the conventional fuzzy adjustment device.
- It can be said that the circuit part S surrounded by the broken line is added.

すなわち、従来、計測値入力装置1とプロセスの状況を
“大きい”、′小さい1などの大まかな量で表現して入
力するプロセス状況入力装置2からの入力値を用いて、
制御規則入力装置4により入力され制御規則記憶装置5
に記憶されている複数の制御規則を取り込みこれらに基
づいてファジィ推論演算を行うファジィ推論演算装置3
と、その結果、得られる出力用メンバーシップ関数から
求めた出力値を制御出力として出力する制御出力装置6
と、制御状況表示指令装置7からの指令により、入力値
、ファジィ推論に主に使用された制御規則、出力値およ
びそれを求める母体となった出力用メンバーシップ関数
などを表示する制御状況表示装置8、からなるファジィ
調節装置が実現されているが、かかる装置に、推論異常
検知パラメータ入力装置9より入力されたパラメータを
与えられると共に、ファジィ推論により得られた出力用
メンバーシップ関数を演算装置3から与えられて、前記
パラメータに照らして該メンバーシップ関数を検討する
ことにより、演算装置3における推論異常の検知を行う
推論異常検知装置10と、推論異常が検知されたとき、
そのときの関連諸データを推論異常状況データとして記
憶する推論異常状況記憶装置11と、推論異常状況表示
指令装置12からの指令に基づいて、推論異常検知装置
10により推論異常が検知されたときに、直ちに推論異
常が発生したことと、発生の日時、そのときの入力値、
主に使用された制御規則、出力値および出力用メンバー
シップ関数を推論異常状況データとして表示し、かつ、
推論異常状況記憶装置11に記憶されている過去に発生
した推論異常に関する上記データをも表示することので
きる推論異常状況表示装置13、とを付加したものであ
る。
That is, conventionally, input values from the measurement value input device 1 and the process status input device 2, which express and input the process status as a rough quantity such as "large" or "small 1", are used.
The control rule input device 4 inputs the control rule storage device 5.
A fuzzy inference calculation device 3 that takes in a plurality of control rules stored in the computer and performs fuzzy inference calculations based on these rules.
and a control output device 6 that outputs an output value obtained from the output membership function obtained as a control output.
and a control status display device that displays input values, control rules mainly used for fuzzy inference, output values, and output membership functions that are the basis for obtaining them, according to commands from the control status display command device 7. A fuzzy adjustment device consisting of 8 has been realized. Parameters input from an inference anomaly detection parameter input device 9 are given to this device, and output membership functions obtained by fuzzy inference are sent to an arithmetic device 3. an inference anomaly detection device 10 that detects an inference anomaly in the arithmetic device 3 by examining the membership function in light of the parameters, and when an inference anomaly is detected;
When an inference abnormality is detected by the inference abnormality detection device 10 based on commands from the inference abnormal situation storage device 11 that stores related data at that time as inference abnormal situation data and the inference abnormal situation display command device 12, , that an inference error occurred immediately, the date and time of occurrence, the input value at that time,
Mainly used control rules, output values, and output membership functions are displayed as inference abnormal situation data, and
An inference abnormality situation display device 13 is added which can also display the above-mentioned data regarding inference abnormalities that occurred in the past, which are stored in the inference abnormality situation storage device 11.

さて、本発明における重要なポイントは、推論異常検知
装置10において、演算装置3から与えられる出力用メ
ンバーシップ関数を、推論異常検知パラメータ入力装置
9から入力されたパラメータに照らして検討することに
より、演算装置3において行われた推論演算の異常を検
出することにある。そのための検討手法は後述するが、
その後述する検討手法の妥当性の理解に資するため、以
下の説明を行ってお(。
Now, the important point in the present invention is that in the inference anomaly detection device 10, by examining the output membership function given from the arithmetic device 3 in light of the parameters input from the inference anomaly detection parameter input device 9, The objective is to detect an abnormality in the inference calculation performed in the calculation device 3. The examination method for this will be described later, but
In order to contribute to understanding the validity of the examination method described later, we provide the following explanation (.

まず、出力用メンバーシップ関数の関数波形における各
ピーク値がそれぞれ使用した制御規則の有効度(入力値
が前件部の命題を満たす度合)に対応していることにつ
いて述べる。制御規則は一般に次の形式を取って表わさ
れる。
First, it will be described that each peak value in the function waveform of the output membership function corresponds to the effectiveness of the control rule used (the degree to which the input value satisfies the proposition of the antecedent part). Control rules are generally expressed in the following format.

IF  P  THEN  Q  (もしPならばQで
ある)・・・(1)Pを前件部命題と呼び、条件に対す
る複数の命題からなり、1つの命題は次の形式をとるゆ
x、xf、              ・・・・・・
(2)ここでx、は入力値の変数名であり、入力値とl
対lに対応する。f、はファジィ変数(大きい。
IF P THEN Q (If P, then Q)...(1) P is called an antecedent proposition, and it consists of multiple propositions for conditions, and one proposition takes the following form, yx, xf,・・・・・・
(2) Here, x is the variable name of the input value, and the input value and l
Corresponds to pair l. f, is a fuzzy variable (large.

小さい、中位など)で、xlの値が変化する範囲で定義
されたメンバーシップ関数で表わされる。
(small, medium, etc.) and is expressed by a membership function defined as a range in which the value of xl changes.

〜はxlとf、の関係(等しい、より大きい、より小さ
いなど)を示す。従って、(2)式で与えられる前件部
命題は、例えば言葉で表現すると、「入力値X、がファ
ジィ変数f、に等しいならば」の如く表現される。
~ indicates the relationship between xl and f (equal, greater than, smaller than, etc.). Therefore, the antecedent proposition given by equation (2) can be expressed, for example, in words as ``if the input value X is equal to the fuzzy variable f.''

多入力の場合は、上記(2)式を複数にして、(3)式
のように表わす。
In the case of multiple inputs, the above equation (2) is expressed as a plurality of equations (3).

Xl””+ +  Xt 〜ft *  Xl 〜f3
  ”’(3)従って、この場合には、同じく言葉で表
現すると、例えば「入力値X、がファジィ変数f、に等
しく、かつx2がf2より大きく、かつX、がr3より
小さいならば」などの如く表現される。Qを後件部命題
と呼び次の形式をとる。
Xl””+ + Xt ~ft * Xl ~f3
``'(3) Therefore, in this case, similarly expressed in words, for example, ``If the input value X is equal to the fuzzy variable f, and x2 is greater than f2, and X is less than r3.'' It is expressed as follows. Q is called a consequent proposition and has the following form.

yI″+C,・・・・・・(4) これは、操作量y、をC,にせよということを示し、C
3は制御出力値を示すファジィ変数であり、メンバーシ
ップ関数で表わされる。上記(4)式を(3)式のよう
に複数にして、同時に複数の操作を記述する場合もある
。従って、入力値の数をn、制御規則の数をmとしたと
きの制御規則の全体は次の(5)式として一般に表わさ
れる(操作量は1個の場合)。
yI''+C,...(4) This indicates that the manipulated variable y should be set to C, and C
3 is a fuzzy variable indicating a control output value, and is expressed by a membership function. In some cases, the above equation (4) is made into a plurality of equations as shown in equation (3) to describe a plurality of operations at the same time. Therefore, when the number of input values is n and the number of control rules is m, the entire control rule is generally expressed as the following equation (5) (when there is one manipulated variable).

一般に、ファジィ推論演算装置3が行うファジィ推論は
上記(5)式で表わされた制御規則に基づいて、入力さ
れた値に対して行われる。その方法として推論合成剤が
多く用いられるが、その一部を修正し、次の(6)式に
示す演算を行う方法がある。
Generally, the fuzzy inference performed by the fuzzy inference calculation device 3 is performed on input values based on the control rule expressed by the above equation (5). As a method for this, an inference synthesis agent is often used, but there is a method of partially modifying it and performing the calculation shown in the following equation (6).

Qo =MA X ((M I N p ij) * 
Qi )    ・・・(6)1≦i≦m、1−5j≦
n 但し、 Qo  :出力用メンバーシップ関数 pij+前件部命B P 1 =のグレード(命題を満
たす度合で0〜1で表わす) *  :制御規則iの前件部が完全に満たされたとき制
御出力値を示すメンバーシッ プ関数Q、を一様に定数倍する演算 MIN:最小値を取る演算 MAX:複数のメンバーシップ関数の和集合(最大を取
る)演算 出力用メンバーシップ関数Q0より出力値を決定するに
は、Qoが表わすメンバーシップ関数波形と横軸から成
る閉図形の面積を2等分する横軸上の点として求める。
Qo = MAX ((M I N p ij) *
Qi) ... (6) 1≦i≦m, 1-5j≦
n However, Qo: Grade of output membership function pij + antecedent part imperative B P 1 = (expressed as 0 to 1 as the degree to which the proposition is satisfied) *: Control when the antecedent part of control rule i is completely satisfied Calculation to uniformly multiply the membership function Q, which indicates the output value, by a constant MIN: Calculation to take the minimum value MAX: Calculation of the union of multiple membership functions (take the maximum) Calculation to calculate the output value from the output membership function Q0 To determine this, a point on the horizontal axis that bisects the area of a closed figure consisting of the membership function waveform represented by Qo and the horizontal axis is found.

上記(6)式より、出力用メンバーシップ関数Q0の波
形における各ピークは、演算に使用されているM御規則
と1対lに対応しており、その高さは、対応する制御規
則の前件部窓することが分かる。
From the above equation (6), each peak in the waveform of the output membership function Q0 corresponds to the M control rule used in the calculation in a one-to-l ratio, and its height is the height before the corresponding control rule. You can see that there is a window.

このように前件部、後件部ともその中における量的表現
がファジィ変数で表現された制御規則を用いてファジィ
推論演算を行う場合、いずれの推論方法を取るにせよ、
出力用メンバーシップ関数を求める過程が入る。そして
、そのメンバーシップ関数の波形におけるピークは対応
する制御規則の前件部命題を満たす度合すなわちその制
御規則の有効度に関係して決まるため、第5図に示すよ
うな顕著な多峰性を出力用メンバーシップ関数波形が示
すということは、同一の入力値に対して異なる操作を命
じる制御規則が同時に有効となり、同程度に重視された
複数の判断が行われることを意味している。
In this way, when performing fuzzy inference operations using control rules in which the quantitative expressions in both the antecedent part and the consequent part are expressed as fuzzy variables, no matter which inference method is used,
The process of finding the output membership function is involved. Since the peak in the waveform of the membership function is determined by the degree to which the antecedent proposition of the corresponding control rule is satisfied, that is, the effectiveness of that control rule, it exhibits remarkable multimodality as shown in Figure 5. What the output membership function waveform indicates means that control rules that command different operations on the same input value are simultaneously valid, and multiple judgments that are given equal importance are made.

このことは、ある状況が与えられたときに一つの判断が
重視されるべきであるという一般的な考え方が成立しな
いことを意味し、制御規則の中に誤りがある場合(ある
状況に対して異なる判断を示す制御規則が複数存在する
か単純な入力ミス)や設計が不十分な場合(2つのピー
クの間の判断を行う制御規則が用意されていない)を表
わしている。
This means that the general idea that one decision should be given importance when a certain situation is given does not hold, and if there is an error in the control rule (for a certain situation This indicates a case where there are multiple control rules that make different judgments or a simple input error) or a case where the design is insufficient (a control rule that makes a judgment between two peaks is not prepared).

従って、出力用メンバーシップ関数の波形における多峰
性の有無を判断することにより、そのもとになった推論
演算の異常を検知することができる。
Therefore, by determining the presence or absence of multimodality in the waveform of the output membership function, it is possible to detect an abnormality in the inference calculation that is the source of the multimodality.

先にも述べたが、第1図における推論異常検知装置10
は、ファジィ推論演算装置3の推論結果である出力用メ
ンバーシップ関数を与えられて、その波形における多峰
性の有無を判定することにより、演算装置3における推
論異常の検知を行うものである。
As mentioned earlier, the inference anomaly detection device 10 in FIG.
is given an output membership function which is the inference result of the fuzzy inference arithmetic device 3, and detects an inference abnormality in the arithmetic device 3 by determining whether or not there is multimodality in the waveform.

次に、与えられた出力用メンバーシップ関数の波形にお
ける多峰性の有無判定の手法を説明する。
Next, a method for determining the presence or absence of multimodality in the waveform of a given output membership function will be described.

今、第5図に示す如き出力用メンバーシップ関数の波形
が与えられたものとする。同波形において、最大ピーク
値と2番目に高いピーク値を求めその値をそれぞれgs
++g□とする。次にこの2つのピーク値の間に存在す
るメンバーシップ関数波形の最小値を求め!、とする。
Assume now that the waveform of the output membership function as shown in FIG. 5 is given. In the same waveform, find the maximum peak value and the second highest peak value, and convert those values into gs.
Let ++g□. Next, find the minimum value of the membership function waveform that exists between these two peak values! , and so on.

このgsr*  gszyItIを求めることは、出力
用メンバーシップ関数が出力値yの関数(次の(7)式
)として表わされていても、或いは出力値yを離散化し
、その離散値に対するグレード値を1対1に対応させた
テーブル(第2図参照)として表わされていても、出力
値の変化範囲を順次探索してグレード値の変化傾向を探
ることにより可能である。
To obtain this gsr*gszyItI, even if the output membership function is expressed as a function of the output value y (the following equation (7)), or by discretizing the output value y and calculating the grade value for that discrete value. Even if the output values are expressed as a table (see FIG. 2) with a one-to-one correspondence, it is possible to search for the change tendency of the grade value by sequentially searching the change range of the output value.

g=f  (y)             ・・・・
・・(7)本手法では、g□*  gsz*  Jlを
用いて次の式(8)または(9)が成立するときに多峰
性があると判定する。
g=f (y)...
(7) In this method, it is determined that there is multimodality when the following equation (8) or (9) holds using g□*gsz*Jl.

g14I=gMz・・・・・・(8) 8M票−gHz ここでrgは推論異常検知パラメータ入力装置9により
入力されたパラメータで通常は1.0とする。
g14I=gMz (8) 8M vote-gHz Here, rg is a parameter input by the inference abnormality detection parameter input device 9 and is normally set to 1.0.

上述の手法により、推論異常検知装置10において、演
算装置3から与えられた出力用メンバーシップ関数が多
峰性ありと判定されると、演算装置3において推論異常
があったと判断され、推論異常が発生したという通知9
発生の日時、そのときの入力値、ファジィ推論演算に主
に使用された制御規則と出力値および出力用メンバーシ
ップ関数を、推論異常表示指令装置工2からの指令に基
づいて推論異常状況表示装置13に表示する。又、これ
らの表示内容を記憶する推論異常状況記憶装置11も備
えてあり、その内容(つまり過去のデータ)を指令によ
り表示することも可能である。
According to the method described above, when the inference anomaly detection device 10 determines that the output membership function given from the arithmetic device 3 has multimodality, it is determined that there is an inference anomaly in the arithmetic device 3, and the inference anomaly is detected. Notification 9
The inference abnormality status display device displays the date and time of occurrence, input values at that time, control rules and output values mainly used in fuzzy inference calculations, and output membership functions based on instructions from the inference abnormality display command device 2. 13. It is also provided with an inference abnormal situation storage device 11 that stores these display contents, and it is also possible to display the contents (that is, past data) by command.

第3図は、推論異常検知装置10により行われる上述の
多峰性の有無検出動作の処理フローを示した流れ図であ
る。同フローはステップS1乃至Sllから成るものと
して示されているが、これについては改めて説明する必
要はないであろう。
FIG. 3 is a flowchart showing the processing flow of the above-described multimodal presence/absence detection operation performed by the inference anomaly detection device 10. Although the flow is shown as consisting of steps S1 to Sll, there is no need to explain this further.

この発明の変形例としては以下のものがある。Modifications of this invention include the following.

前記(9)式のパラメータrgを一定値とするのでなく
、最大ピーク値と2番目のピーク値を与える再出力値の
間の距離の関数としたもの、すなわち)’+−f伺(g
s+)、)’z −f−’(gHt)  ・・・(10
)としたときrgを次の(11)式に示す如き関数とし
たもの。f″′は関数fの逆関数である。
Instead of setting the parameter rg in equation (9) as a constant value, we set it as a function of the distance between the maximum peak value and the re-output value that gives the second peak value, that is, )'+-f (g
s+),)'z -f-'(gHt)...(10
), and let rg be a function as shown in the following equation (11). f″′ is the inverse function of the function f.

rg” f (l 7t −Yz  l)      
・・・”(11)かかる手法が合理的な場合もあり得る
rg” f (l 7t −Yz l)
...” (11) There may be cases where such a method is reasonable.

また第1図における推論異常検知装置10における演算
、記憶機能はディジタル計算機により実現してもよい。
Further, the calculation and storage functions in the inference anomaly detection apparatus 10 shown in FIG. 1 may be realized by a digital computer.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明によれば、前件部命題、後件部命題における量
的表現にファジィ変数を用いた制御規則に基づいてファ
ジィ推論演算を行う演算装置において、その制御規則に
おける誤りや設計の不十分さに基づ(推論異常を演算動
作中に検知して対処することが可能になるという利点が
ある。
According to the present invention, in an arithmetic device that performs fuzzy inference calculations based on control rules that use fuzzy variables in quantitative expressions in antecedent and consequent propositions, errors in the control rules or insufficient design (The advantage is that it is possible to detect and deal with inference abnormalities during calculation operations.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
所与の出力用メンバーシップ関数波形について求めた出
力値とグレード値の対応テーブルの説明図、第3図は多
峰性の有無検出動作の処理フローを示した流れ図、第4
図はファジィ演算装置が推論演算の結果、求めた出力用
メンバーシップ関数の一例を示すグラフ、第5図は同じ
く他の例を示すグラフ、である。 符号の説明 1・・・計測値入力装置、2・・・プロセス状況入力装
置、3・・・ファジィ推論演算装置、4・・・制御規則
入力装置、5・・・制御規則記憶装置、6・・・制御出
力装置、7・・・制御状況表示指令装置、8・・・制御
状況表示装置、9・・・推論異常検知パラメータ入力装
置、10・・・推論異常検知装置、11・・・推論異常
状況記憶装置、12・・・推論異常状況表示指令装置、
13・・・推論異常状況表示装置 代理人 弁理士 松 崎   清 第 1 図 第 2 図 IEA  図 第 3 図
Fig. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram of a correspondence table between output values and grade values obtained for a given output membership function waveform, and Fig. 3 is a multimodal Flowchart showing the processing flow of the presence/absence detection operation, Part 4
The figure is a graph showing an example of the output membership function obtained by the fuzzy arithmetic unit as a result of the inference calculation, and FIG. 5 is a graph showing another example. Explanation of symbols 1... Measured value input device, 2... Process situation input device, 3... Fuzzy inference calculation device, 4... Control rule input device, 5... Control rule storage device, 6... ... Control output device, 7... Control situation display command device, 8... Control situation display device, 9... Inference abnormality detection parameter input device, 10... Inference abnormality detection device, 11... Inference Abnormal situation storage device, 12... Inference abnormal situation display command device,
13... Inference abnormal situation display device agent Patent attorney Kiyoshi Matsuzaki Figure 1 Figure 2 IEA Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)プロセス計測値と、プロセス状況を運転員が感覚的
に判定した結果であるプロセス状況値と、の何れか一方
または双方を入力値とし、所定の制御規則に従ってファ
ジィ推論演算を行ない、その結果として出力用メンバー
シップ関数を作成し、該関数から出力値を決定して制御
出力として出力するようにしたファジィ推論演算装置に
おける推論異常検知方式において、 前記出力用メンバーシップ関数を与えられてその関数波
形が正常であるか異常であるかを調べ、異常であるとき
は推論異常ありと判定する判定手段と、該判定手段が推
論異常ありと判定したときはその判定出力を受け、前記
演算装置において行われたファジィ推論演算の基礎とな
った関連諸データを取り込んで推論異常状況データとし
て記憶する記憶装置と、前記判定手段が推論異常ありと
判定したとき、または必要に応じて、前記記憶装置から
推論異常状況データを取り出して可視表示する表示手段
と、を具備したことを特徴とするファジィ推論演算装置
における推論異常検知方式。 2)特許請求の範囲第1項記載のファジィ推論演算装置
における推論異常検知方式において、前記判定手段は、
出力用メンバーシップ関数の関数波形が所与の入力パラ
メータに照らして多峰性であるか否かを判定する手段か
ら成ることを特徴とするファジィ推論演算装置における
推論異常検知方式。
[Claims] 1) Fuzzy inference according to predetermined control rules using either or both of the process measurement value and the process situation value, which is the result of an operator's intuitive judgment of the process situation, as an input value. In an inference anomaly detection method in a fuzzy inference arithmetic device that performs an operation, creates an output membership function as a result, determines an output value from the function, and outputs it as a control output, the output membership function a determining means that examines whether the function waveform given is normal or abnormal, and determines that there is an inference abnormality when it is abnormal; a storage device that captures related data that is the basis of the fuzzy inference calculation performed in the arithmetic unit and stores it as inference abnormality situation data; An inference anomaly detection method in a fuzzy inference arithmetic device, comprising display means for extracting inference anomaly situation data from the storage device and visually displaying the inference anomaly situation data. 2) In the inference anomaly detection method in the fuzzy inference calculation device according to claim 1, the determining means:
An inference anomaly detection method in a fuzzy inference arithmetic device, comprising means for determining whether a function waveform of an output membership function is multimodal in light of a given input parameter.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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