JPS63123102A

JPS63123102A - フアジイ推論によるデイジタル制御方式

Info

Publication number: JPS63123102A
Application number: JP26934686A
Authority: JP
Inventors: Akihito Sakurai; 彰人櫻井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-11-12
Filing date: 1986-11-12
Publication date: 1988-05-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、ディジイタル制御装置に係に、特にファジィ
推論を用いて制御出力量を決定するファジィ推論による
ディジイタル制御方式に関する。

〔従来の技術〕

ディジイタル計算機の発展とともに、ＤＤＣにより制御
の自動化を行なうことが一般となったが、人間であるオ
ペレータが行なう操作までをも自動化することはできな
かった。しかし、最近になってオペレータの判断を、フ
ァジィ命題（ｒｘは大きい」といった、正しいか否かが
あいまいな命題）と含意（「もし〜ならば〜である」と
いった形の命題）とから構成されるファジィ制御規則（
「もし「Ｘが大きい」ならば「ｙは小さいＪｌ、Ｊいっ
た形でプロセス状態変量とプロセス制御出力変量との関
係を表した制御規則）を用いて表現しようというファジ
ィ制御が試みられるようになった（「計測と制御Ｊ　Ｖ
ｏＱ　２２．＆１．．ｐｐ８４〜８６）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

まず、上記従来技術によるファジィ制御規則の表現方法
について述べる。上述したようにファジイ制御規則は、「もしＰであれば、Ｑである」　　　　・・・（１）と
いう形で表される。ここで、Ｐは、制御規則の前件部と
呼ばれ入力変量に関するファジィ命題の複数個の連言（
各命題と「かっ（しかも）」で結゛１んだ命題）である
６Ｑは、制御規則の後件部と呼ばれ出力変量に関するフ
ァジィ命題の複数個の連言である。ファジィ命題は、ＸはＬである　　　　　　　　・・・（２）という形を
しである。前記前件部においては、又は入力変量であり
、Ｌは変数Ｘのとりうる値の集合Ｓのあるファジィ部分
集合Ｆに付けられた名称である。一般には、Ｌは、「大
きい」、「小さいＪ。

「高い」、「低い」といった語に対応する。ファジィ部
分集合Ｆには、Ｆのメンバシップ関数ｆが定義されてい
る。メンバシップ関数ｆは、変数Ｘのとりうる値の集合
Ｓから０以上１以下の数値への関数で、Ｆの要素である
Ｘの値がファジィ部分集合Ｆに属する度合を表している
。前記後件部においては、Ｘが出力変量であることを除
いては、前記前件部と同様である。

従来技術の問題点を述べるために、その−例として、入
力変量をＸｙｙ、そのファジィ部分集合名をそれぞれ、
Ｌｘ　、　Ｌｘ　、　Ｌｍ　ｖ　Ｌ４　ｙ　Ｌａ及びＭ
ｌ　、Ｍｘ　、Ｍａ　、Ｍａ　、ＭＩｓ、出力変量を２
、そのファジィ部分集合名をＮｘ　ｇ　Ｎｘ　ｅ　Ｎａ
　ｅＮ番、ＮＩＳとする。Ｌ工〜Ｌｇ、Ｍｔ〜Ｍｅ。

Ｎ１〜Ｎ１１はそれぞれ対応する変量の値の上昇順であ
るとする。

入力変量と出力変量の間には、概略を眺めると、単調な
関係（例えば、’Ｘ＋１が大きければ、２も大きくなる
」といった関係）があることがほとんどである６人間で
あるオペレータは、概略としての単調な関係を知ってい
る上に、さらに、入力変量の値とその時に出力すべき出
力変量の値との組を数組記憶している、という単純な形
式でノウハウを持っている。しかし、これを従来のファ
ジィ制御規則の表現方法で表すと、入力変数が１個の場
合、例えば１≦ｉ≦５に対しもし、ＸがＬｔであれば、ＺがＮ１である。

というように５個の制御規則が必要となる。入力変数が
２個の場合には、第２図に示すような簡単な場合であっ
ても、第３図に示すような３７個の制御規則が必要とな
る。

したがって、このように従来技術では、オペレータのノ
ウハウが直接表現することができず、制御規則の個数が
増大するという点に配慮がなされていなかった。

本発明の目的は、このような事情に基づいてなされたも
のであり、制御規則を大幅に低減せしめることのできる
ファジィ推論によるディジイタル制御方式を提供するに
ある。

ｃ問題点を解決するための手段〕このような目的を達成するために、本発明は、制御対象
の状態量を入力とし、あるいは該状態量とそれから計算
される量とを入力とし、この入力量をファジィ変量とし
、このファジィ変量とファジィ集合とから構成するファ
ジィ制御規則に対し、ファジィ推論規則を適用し、得ら
れる結論から出力量を計算し、該出力量を制御対象に加
えるディジイタル制御装置において、前記ファジィ制御
規則として変量ＸＩ　とその属性Ａｉ　を用いて［もし
、Ｘｓ　がＡｉであればあるほど、ＸＪはＡ６である」
という変量のある属性に関する比例表現を解釈実行する
ようにしたものである。

〔作用〕

比例表現を用いた場合のファジィ推論の実行方法を第１
図（ａ）、（ｂ）に示す。まず概略的には、第１図（ａ
）に示すように、従来のファジィ推論を行なう前に、本
発明に従って作成した比例表現形式の制御規則を従来の
表現形式に変換する（ステップ１００）、この変換が終
了した後、変換された規則も含めて、従来のファジィ推
論を実行する（ステップ２００）。

次に、第１図（ａ）に示すように、比例表現からの変換
は（ステップ３００）、とり出した比例表現形式の制御
規則をみて（ステップ４００）、まず、その型を判断し
分類する（ステップ５００）この型としては、現れる変
量の名称の個数、及び「大なるほど」を用いているか、
「小なるほど」を用いているかの２つの特徴による分類
があるが。

第１図の場合においては、前件部に２変数あり、すべて
「大なるほど」の場合を考えている。次に、ステップ６
００にて、Ｘ、ｙ、ｚのファジィ集合名をとり出し、以
下、ｌｙＪを１から５まで順次変えて、図中ステップ７
００，８００，９００に示すように各規則を作り出し、
これらを記憶させていく。

このようにすることによって、総計３７個の従来形の制
御規則に変換される。これは、第３図に示すものと同一
であり、従って第２図に示すように、正しく　ｒｘが大
なるほど、ｙが大なるほど、２が大きい」ということを
表現することになる。

〔実施例〕

以下、本発明によるファジィ推論によるディジイタル制
御方式の一実施例を第４図および第５図を用いて説明す
る。

まず、本発明を応用する制御対象としては、第４図に示
すように、原料１１からの描出物質を描出液１４を用い
て描出する描出塔２０を例にとつている。原料１１は描
出塔２０の下部より押入され、上部より注入される描入
される描出液１４により、描出物質が描出され残留物１
５となって上部より排出されるようになっている。前記
原料１１を描出塔２０の下部より上部へ押上げるために
、羽根２１が塔中央に配置されており、この羽根２１は
モータ２２で回転されるようになっている。前記描出液
１４は描出塔２０を上部より下部に下降する間に描出物
質が溶解し、溶液１３となって下部より取り出されるよ
うになっている。

このような描出塔２０において、制御目的は、原料１１
の流入量を一定に定めたうえで、描出塔２０内に、詰ま
りがあまり生じないように塔を運転することにある。

このような目的を達成するための運転規則には様々なプ
ロセス状態量が関係してくるが、その中で、影響の大き
いものを下に記す（他のパラメータは一定として考える
）。

変量として、Ｘ：モータ１２を回転させるのに要する電力、フアジイ
部分集合名は、Ｌｌ　ｔ　Ｌｘ　ｇ　Ｌｓ　＊Ｌ４．Ｌ
＋ｓとする（値の小さいものから上昇順）。

Ｙ：　「描出液の流入量」−「溶液の流出量」。ファジ
ィ部分集合名は、Ｍｌ、Ｍｌ　、Ｍ８　。

Ｍｌ、Ｍδとする（値の小さいものから上昇順）。

Ｚ：モータ１２の回転数。ファジィ部分集合名は、Ｎｌ
　、　Ｎｚ　、　Ｎａ　、　Ｎ４　、　Ｎ１５とする（
値の小さいものから上昇順）。

考える。

ここで、前記Ｘ、Ｙが入力変量であり、Ｚが出力変量で
ある。

オペレータのもつ運転規則は、「Ｘが大きいほど、Ｙが大きいほど、Ｚが大きい」とい
うものである。

この変量ＸとＹの値の組のいくつかについて、設定すべ
きＺの値が記憶されている。

ここで、上記のファジィ部分集合、メンバシップ関数は
、オペレータが記憶しているｘ、ｙ、ｚの値の組を用い
て、変量間の関係が第２図となるように定めたものであ
る。

この結果、変量間の関係は、第５図に示すようになり、
この第５図に基づく制御規則として、（ａ）　Ｘが大き
い程、Ｙが大きい程、Ｚが大きい。

（ｂ）もし　ＸがＬ！！、　ＹがＭｌであれば、Ｚが（
ｃ）もし　ＸがＬｓ　、ＹがＭｌであれば、Ｚが（ｄ）
もし　ＸがＬｌ！　、　ＹがＭｔであれば、Ｚが（ｅ）
もし　ＸがＬｌ　、ＹがＭ８であれば、Ｚがのようにな
る。

この関係は、（ａ）以外に（ｂ）ないしくＣ）を補正し
て加えた制御規則を示すものである。

このような制御規則は上述のように５個で済むこととな
り、従来の３５個の制御規則と比べて大幅に低減させる
ことができるようになる。

〔発明の効果〕

以上説明したことから明らかなように、本発明によるフ
ァジィ推論によるディジイタル制御方式によれば、たと
えば入力変量が２個の場合、［Ｘが大きいほど、Ｙが大
きいほど、２が大きいほど」という１個の制御規制で表
現できるという効果をもたらす。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）は本発明によるファジィ推論による
ディジイタル制御方式による制御規則の実行手順の一実
施例を示したフロー図、第２図は比例表現によって表現
する制御規則の変量間の関係を示した図、第３図は第２
図の制御規則を従来のファジィ制御規則で表現した図、
第４図は本発明によるファジィ推論によるディジイタル
制御方式を適用したプラントの概略図、第５図は第４図
に示すプラントの運転規則を変量間の関係で表わした図
である。１１・・・原料、１３・・・溶液、１４・・・描出塔、
１５・・・残留物、２０・・・描出塔、２１・・・羽根
、２２・・・モータ。

Claims

【特許請求の範囲】

１、制御対象の状態量を入力とし、あるいは該状態量と
それから計算される量とを入力とし、この入力量をファ
ジイ変量とし、このファジイ変量とファジイ集合とから
構成するファジイ制御規則に対し、ファジイ推論規則を
適用し、得られる結論から出力量を計算し、該出力量を
制御対象に加えるディジイタル制御装置において、前記
ファジイ制御規則として変量Ｘ＿１とその属性Ａｉを用
いて「もし、Ｘ＿ｉとＡ＿ｉであればあるほど、Ｘ＿ｊ
とＡ＿ｊであるという変量のある属性に関する比例表現
を解釈実行するようにしたことを特徴とするファジイ推
論によるディジイタル制御方式。