RU176922U1 - ANALOGUE FUZZY PROCESSOR - Google Patents
ANALOGUE FUZZY PROCESSOR Download PDFInfo
- Publication number
- RU176922U1 RU176922U1 RU2017125841U RU2017125841U RU176922U1 RU 176922 U1 RU176922 U1 RU 176922U1 RU 2017125841 U RU2017125841 U RU 2017125841U RU 2017125841 U RU2017125841 U RU 2017125841U RU 176922 U1 RU176922 U1 RU 176922U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- arguments
- values
- fixed values
- function
- memory
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N7/00—Computing arrangements based on specific mathematical models
- G06N7/02—Computing arrangements based on specific mathematical models using fuzzy logic
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Fuzzy Systems (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Algebra (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области управления в реальном масштабе времени сложными объектами и быстротекущими процессами, которые не удается представить математической моделью в виде дифференциальных уравнений. Технический результат - повышение быстродействия управления при снижении аппаратной избыточности и унификация структуры нечетких процессоров для автоматических регуляторов.Сущность полезной модели: в память устройства записываются структурированные фиксированные аналоговые значения функции F от N-переменных и ее аргументов в виде кортежей параметров, для считывания значения функции вводят текущие аналоговые значения параметров объекта управления x, x, …, xв результате применения комбинаторных правил выбора на выходе получают ближайшее к текущим параметрам фиксированное аналоговое значение функции управления. 1 ил.The utility model relates to real-time control of complex objects and fast-moving processes that cannot be represented by a mathematical model in the form of differential equations. The technical result is an increase in control performance while reducing hardware redundancy and unification of the structure of fuzzy processors for automatic controllers. The essence of the utility model: structured fixed analog values of the function F from N-variables and its arguments are written in the form of tuples of parameters into the device’s memory; the current analog values of the parameters of the control object x, x, ..., x as a result of applying combinatorial selection rules at the output get the closest Further to the current parameters, the fixed analog value of the control function. 1 ill.
Description
Полезная модель относится к области управления в реальном масштабе времени сложными объектами и быстротекущими процессами, которые не удается представить математической моделью в виде дифференциальных уравнений. Технический результат - повышение быстродействия управления при снижении аппаратной избыточности и унификация структуры нечетких процессоров для автоматических регуляторов.The utility model relates to real-time control of complex objects and fast-moving processes that cannot be represented by a mathematical model in the form of differential equations. The technical result is an increase in control performance while reducing hardware redundancy and unification of the structure of fuzzy processors for automatic controllers.
Известен четкий логический регулятор для управления технологическими процессами [Патент RU 2445669 МПК G05 В 13/02], в котором регулятор включает фаззификатор с семью входами, блок логического вывода с заданными функциями принадлежности четких термов переменных, на вход которого подаются входные и выходные переменные, а также дискретные входные и выходные переменные объекта управления, дефаззификатора, исполнительного устройства, объекта управления и датчика обратной связи. Сравнивающее устройство реализовано в составе условной части продукционных правил блока нечеткого логического вывода. Для повышения точности и быстродействия входные и выходные переменные регулятора представлены совокупностью четких термов, а дополнительное повышение быстродействия регулятора достигнуто автоматическим расположением с помощью ANY-TIME алгоритма в начало системы продукций правил с наибольшей частотой срабатывания. Расширение управляющих функций регулятора достигнуто за счет использования в антецедентах продукционных правил дискретных и выходных переменных объекта управления.A clear logical controller is known for controlling technological processes [Patent RU 2445669 IPC G05 13/02], in which the controller includes a fuzzifier with seven inputs, a logic output unit with predetermined membership functions of clear terms of variables, the input of which is input and output variables, and also discrete input and output variables of the control object, defuzzifier, actuator, control object and feedback sensor. The comparing device is implemented as part of the conditional part of the production rules of the fuzzy inference unit. To increase accuracy and speed, the input and output variables of the controller are represented by a set of clear terms, and an additional increase in the speed of the controller is achieved by automatically positioning the ANY-TIME algorithm to the beginning of the rule production system with the highest response frequency. The expansion of the control functions of the controller is achieved through the use of discrete and output variables of the control object in the antecedents of production rules.
Недостатками данного регулятора являются: последовательный способ обработки продукционных правил, применение программной обработки и аналого-цифровых преобразований, что снижает быстродействие регулятора.The disadvantages of this controller are: a consistent way of processing production rules, the use of software processing and analog-to-digital conversions, which reduces the speed of the controller.
Наиболее близкими по технической сущности к полезной модели являются способ и устройство построения систем нечеткой логики [Патент 2417442 МПК G06N 7/02], при котором сначала формулируют последовательность правил нечеткой логики, затем каждому из этих правил назначают числовую характеристику - показатель качества управления, причем правила нечеткой логики реализованы на базе обученной нейронной сети, на входы нейронной сети подают информационные сигналы или сигналы от объекта управления, при этом на ее выходе формируется последовательность выходных сигналов или последовательность инструкций и рекомендаций, где обученная нейронная сеть является обученной большой искусственной нейронной сетью, причем каждое из правил нечеткой логики реализуют отдельным фрагментом обученной большой искусственной нейронной сети (доменом), где число доменов соответствует числу правил нечеткой логики и, кроме того, содержит некоторое избыточное число резервных доменов, причем один из доменов выполняет функции арбитра и коммутирует выходы доменов с выходами нейронной сети с учетом показателя качества управления.The closest in technical essence to the utility model are the method and device for constructing fuzzy logic systems [Patent 2417442 IPC G06N 7/02], in which the sequence of fuzzy logic rules is first formulated, then each of these rules is assigned a numerical characteristic - an indicator of the quality of control, and the rules fuzzy logic is implemented on the basis of a trained neural network, information signals or signals from the control object are fed to the inputs of the neural network, and a sequence is formed at its output output signals or a sequence of instructions and recommendations, where a trained neural network is a trained large artificial neural network, each of the fuzzy logic rules being implemented as a separate fragment of a trained large artificial neural network (domain), where the number of domains corresponds to the number of fuzzy logic rules and, in addition, contains some redundant number of backup domains, one of the domains acting as an arbiter and commuting the domain outputs with the outputs of the neural network, taking into account the quality of management.
Недостатками данного способа и устройства является техническая сложность доменной нейронной сети, которая реализуется с применением компьютерных компонентов. Компьютерные компоненты требуют программной обработки, что также является существенным недостатком устройства, так как значительно снижают быстродействие, достигнутое за счет распараллеливания обработки продукционных правил.The disadvantages of this method and device is the technical complexity of the domain neural network, which is implemented using computer components. Computer components require software processing, which is also a significant drawback of the device, since they significantly reduce the speed achieved by parallelizing the processing of production rules.
Технический результат заявленной полезной модели:The technical result of the claimed utility model:
- повышение быстродействия устройств считывания аналоговых значений многомерных функций управления за счет применения параллельного метода считывания из памяти аналоговых значений многомерных функций;- improving the performance of readers of analog values of multidimensional control functions through the use of a parallel method of reading from the memory of analog values of multidimensional functions;
- унификация структуры устройства при варьировании количества аргументов функции.- unification of the structure of the device by varying the number of arguments of the function.
Технический результат в полезной модели достигается за счет того, что аналоговый нечеткий процессор содержит (Фиг. 1): запоминающее устройство (ЗУ) 1 хранения фиксированных значений аргументов, ЗУ 2 хранения ЗУ хранения фиксированных значений функции, блок считывания значений функции 3, блок выбора значений аргументов 4, N шин 5 передачи наборов фиксированных значений аргументов; ЗУ 1 хранения фиксированных значений аргументов содержит N блоков 7 для хранения фиксированных значений аргументов; каждый блок 7 хранения фиксированных значений аргументов состоит из К ячеек памяти; ЗУ 2 хранения фиксированных значений функции содержит KN ячеек хранения значений функции 6; каждая шина 5 передачи наборов фиксированных значений аргументов содержит К линий передачи значений аргументов; блок считывания фиксированных значений функции 3 содержит KN функциональных узлов выбора значений функции (ФУВЗФ) 8; блок выбора фиксированных значений аргументов 4 содержит N функциональных узлов выбора значений аргументов (ФУВЗА) 9; информационный вход 91 i-го ФУВЗА подключен к i-му входу устройства, j-я ячейка i-го блока хранения фиксированных значений аргументов 7 подключена к j-й линии передачи i-й шины, линии передачи i-й шины 5 передачи наборов фиксированных значений аргументов подключены к группе входов для ввода фиксированных значений аргументов i-го ФУВЗА 9, первый контакт группы входов ввода фиксированных значений аргументов 81 m-го ФУВЗФ подключен к j-й линии передачи первой шины 5, где , скобки [] означают операцию деления нацело без остатка, % означает операцию нахождение остатка от деления нацело, n-й контакт группы входов ввода дискретных значений аргументов 81 m-го ФУВЗФ подключен к j-й линии передачи i-й шины 5, где , в m-ю ячейку ЗУ 2 записана функция , где i-й вход группы входов ввода текущих значений аргументов 82 ФУВЗФ 8 подключен к выходу i-го ФУВЗА 9, i изменяется от 1 до N, где N - количество аргументов функции, l-я ячейка ЗУ 2 подключена к входу 83 ввода фиксированного значения функции l-го ФУВЗФ, j изменяется от 1 до К, где К - количество значений одного аргумента в ЗУ 1, выходы всех ФУВЗФ подключены к выходу устройства.The technical result in the utility model is achieved due to the fact that the analog fuzzy processor contains (Fig. 1): a storage device (memory) 1 for storing fixed values of arguments, a
Рассмотрим работу аналогового нечеткого процессора. Пусть N - количество аргументов функции, К - количество фиксированных значений одного аргумента функции, записанных в ЗУ 1. Тогда в памяти устройства должно храниться KN значений функции F(x1, x2, …, хN), полученных по результатам экспериментальных или теоретических исследований.Consider the work of an analog fuzzy processor. Let N be the number of function arguments, K the number of fixed values of one function argument stored in
Фиксированные значения функции F(х1, x2, …, xN) и ее аргументов записываются в ЗУ в виде кортежей параметров (Для удобства обозначения, не нарушая общности объяснения работы устройства допустим, что каждый аргумент принимает K значений (ki изменяется в интервале 1÷K)). В j-й ячейке i-ого блока ЗУ 1 хранится значение аргумента . При записи фиксированных значений аргументов в ячейки ЗУ 1 они ранжируются так, что . Здесь верхний индекс соответствует одновременно номеру значения аргумента хi, и номеру ячейки блока 7 ЗУ 1. The fixed values of the function F (x 1 , x 2 , ..., x N ) and its arguments are written to the memory in the form of tuples of parameters (For convenience of notation, without violating the generality of the explanation of the operation of the device, let us assume that each argument takes K values (k i varies in the
В ячейки 6 ЗУ 2 записываются КN значений функции F. Порядковый номер m записи фиксированного значения функции в ячейки связан с значениями верхних индексов нумерации аргументов в ЗУ 1. В ячейку с номером m будет записано значение функция, верхние индексы аргументов которой рассчитываются по формулам:In
При подаче на входы устройства аналоговых сигналов х1, x2, …, хN определяется кортеж , в котором для значения каждого сигнала хi выполняется неравенство .When analog signals x 1 , x 2 , ..., x N are fed to the device inputs, a tuple is determined in which for the value of each signal x i the inequality .
Линии передачи шины 5 подключены к блокам 7 ЗУ 1. Линии передачи i-й шины подключена к i-му блоку 7 так, что j-я ячейка i-ого блока ЗУ 1 подключена к j-й линии передачи i-ой шины. По линиям передачи шины 5 значения аргументов из ЗУ 1 передаются в блок выбора фиксированных значений аргументов 4. На входы i-го ФУВЗА 9 по i-ой шине 5 передаются фиксированные значения аргумента .The transmission lines of
На информационные входы 9l ФУВЗА подают текущие значения напряжений сигналов x1, x2, …,xN.На вход 9l i-го ФУВЗА подается сигнал хi. В i-м ФУВЗА для входного сигнала хi определяется ближайшее значение аргумента из записанных в i-м блоке ЗУ 1 значений . Значение аргумента передается на выход i-го ФУВЗА.At the
В результате на выходах блока выбора фиксированных значений аргументов 4 будут сигналы . Выбранные значения сигналов подаются на группу входов 82 всех ФУВЗФ. i-е входы группы входов 82 ФУВЗФ 8 подключены к выходу i-го ФУВЗА 9.As a result, the outputs of the block selection of fixed values of arguments 4 will be signals . The selected signal values are fed to the group of inputs 8 2 of all FUWZF. the i-th inputs of the group of inputs 8 2 FUVZF 8 are connected to the output of the i-
На входы 8l ФУВЗФ 8 подаются сигналы с шин 5. Линии передачи i-й шины 5 подключены ФУВЗФ 8 так, что первый контакт группы входов 8l m-го ФУВЗФ подключен к j-й линии передачи первой шины 5, где . Второй контакт группы входов 8l m-го ФУВЗФ подключен к j-й линии передачи i-й шины 5, где . n-й контакт группы входов 8l m-го ФУВЗФ подключен к j-й линии передачи i-й шины 5, где .The signals 8 from the
При таком подключении шин 5 каждое m-е ФУВЗФ ассоциируется с одним и только одним кортежем значений параметров , поступающих из ЗУ 1 и ЗУ 2. Множество ФУВЗФ, состоящее из KN функциональных узлов, реализует полный перебор всех возможных комбинаций дискретных значений аргументов в ЗУ 1. Выходы всех ФУВЗФ подключены к выходу устройства через ключи, которые замыкаются только в активированном ФУВЗФ. Поэтому при подаче на вход устройства аналоговых сигналов значений аргументов х1, x2, …, xN будет активировано только одно из ФУВЗФ.With this connection of
ФУВЗФ и ФУВЗА реализуются на аналоговых схемах, содержащих компараторы, схемы совпадения, управляемые ключи, схемы аналоговых вычислений, ситуационные процессоры [Патент 2541850 МПК G06G 7/25]. Ячейки памяти ЗУ 1 и 2 могут быть выполнены в виде делителей напряжения, регулировкой которых задаются соответствующие фиксированные значения аргументов и функции, или в виде цифровой памяти, для которой потребуется аналого-цифровые преобразователи. Ограничения на количество обрабатываемых параметров определяется применяемой в устройстве элементной базой. Предлагаемое устройство ориентировано на интегральное исполнение, при котором габариты устройства позволят реализовывать хранение и считывание функций от многих переменных. Время считывания значений функции определяется скоростью переключения электронных ключей в ФУВЗФ и ФУВЗА и не превышает нескольких микросекунд, что позволяет применять патентуемое устройство в системах управления быстротекущими процессами в реальном масштабе времени.FUVZF and FUVZA are implemented on analog circuits containing comparators, matching circuits, controlled keys, analog computing circuits, situational processors [Patent 2541850 IPC G06G 7/25]. The memory cells of
Использование данной полезной модели позволит унифицировать структуру устройств хранения и считывания аналоговых значений функций и снизить время считывания значений функции управления по множеству из N параметров.The use of this utility model will make it possible to unify the structure of storage devices and read analog values of functions and reduce the read time of the values of the control function over a set of N parameters.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017125841U RU176922U1 (en) | 2017-07-19 | 2017-07-19 | ANALOGUE FUZZY PROCESSOR |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017125841U RU176922U1 (en) | 2017-07-19 | 2017-07-19 | ANALOGUE FUZZY PROCESSOR |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU176922U1 true RU176922U1 (en) | 2018-02-01 |
Family
ID=61186803
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017125841U RU176922U1 (en) | 2017-07-19 | 2017-07-19 | ANALOGUE FUZZY PROCESSOR |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU176922U1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0424890B1 (en) * | 1989-10-24 | 1997-01-15 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Programmable controller with fuzzy control function, fuzzy control process and fuzzy control monitoring process |
US20050055340A1 (en) * | 2002-07-26 | 2005-03-10 | Brainbow, Inc. | Neural-based internet search engine with fuzzy and learning processes implemented by backward propogation |
RU2417442C2 (en) * | 2008-12-19 | 2011-04-27 | Учреждение Российской академии наук Институт конструкторско-технологической информатики РАН (ИКТИ РАН) | Method of constructing fuzzy logic systems and device for implementing said method |
RU2446433C1 (en) * | 2011-03-28 | 2012-03-27 | Михаил Александрович Аллес | Optoelectronic fuzzy processor |
-
2017
- 2017-07-19 RU RU2017125841U patent/RU176922U1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0424890B1 (en) * | 1989-10-24 | 1997-01-15 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Programmable controller with fuzzy control function, fuzzy control process and fuzzy control monitoring process |
US20050055340A1 (en) * | 2002-07-26 | 2005-03-10 | Brainbow, Inc. | Neural-based internet search engine with fuzzy and learning processes implemented by backward propogation |
RU2417442C2 (en) * | 2008-12-19 | 2011-04-27 | Учреждение Российской академии наук Институт конструкторско-технологической информатики РАН (ИКТИ РАН) | Method of constructing fuzzy logic systems and device for implementing said method |
RU2446433C1 (en) * | 2011-03-28 | 2012-03-27 | Михаил Александрович Аллес | Optoelectronic fuzzy processor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Son et al. | Picture inference system: a new fuzzy inference system on picture fuzzy set | |
Wang | A new concept using LSTM Neural Networks for dynamic system identification | |
Da Silva et al. | Artificial neural network architectures and training processes | |
White | Some asymptotic results for learning in single hidden-layer feedforward network models | |
Lukoševičius et al. | Reservoir computing trends | |
Melin et al. | A new method for adaptive control of non-linear plants using type-2 fuzzy logic and neural networks | |
Tyukin | Adaptation in dynamical systems | |
Dudek-Dyduch et al. | Neural network adaptation process effectiveness dependent of constant training data availability | |
McLoone et al. | Fast parallel off-line training of multilayer perceptrons | |
Challita et al. | New feature selection method based on neural network and machine learning | |
Zhang et al. | TPPFAM: Use of threshold and posterior probability for category reduction in fuzzy ARTMAP | |
Tarkhov et al. | Neural network modelling methods for creating digital twins of real objects | |
López-Rubio et al. | Piecewise polynomial activation functions for feedforward neural networks | |
Roy | Artificial neural networks: A science in trouble | |
RU2417442C2 (en) | Method of constructing fuzzy logic systems and device for implementing said method | |
RU176922U1 (en) | ANALOGUE FUZZY PROCESSOR | |
Tang et al. | New fixed-time stability criterion and fixed-time synchronization of neural networks via non-chattering control | |
Gámez et al. | An approximation to solve regression problems with a genetic fuzzy rule ordinal algorithm | |
Wu et al. | Exponential passivity of memristive neural networks with mixed time-varying delays | |
Kravets et al. | Synthesis of High-Speed Neuro-Fuzzy-ControllersBased on FPGA | |
Guneri et al. | The usage of artificial neural networks for finite capacity planning | |
US20220067517A1 (en) | Artificial neural network | |
Mala et al. | Fuzzy rule based classification for heart dataset using fuzzy decision tree algorithm based on fuzzy RDBMS | |
Zheng et al. | Fixed-time synchronization of discontinuous fuzzy competitive neural networks via quantized control | |
RU2649791C1 (en) | Multi-parameter fuzzy processor for automatic regulators and method for synthesis of control signal |