JPH06348744A - データ処理装置 - Google Patents

データ処理装置

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JPH06348744A
JPH06348744A JP5163084A JP16308493A JPH06348744A JP H06348744 A JPH06348744 A JP H06348744A JP 5163084 A JP5163084 A JP 5163084A JP 16308493 A JP16308493 A JP 16308493A JP H06348744 A JPH06348744 A JP H06348744A
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JP
Japan
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output
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Pending
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JP5163084A
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English (en)
Inventor
Etsuchi Etsukaato Kimu
キム・エッチ・エッカート
Shii Aachiboruto Uiriamu
ウィリアム・シー・アーチボルト
Ken Ota
謙 太田
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Motorola Solutions Japan Ltd
Original Assignee
Nippon Motorola Ltd
Motorola Japan Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F5/00Methods or arrangements for data conversion without changing the order or content of the data handled
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06NCOMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N7/00Computing arrangements based on specific mathematical models
    • G06N7/02Computing arrangements based on specific mathematical models using fuzzy logic
    • G06N7/04Physical realisation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S706/00Data processing: artificial intelligence
    • Y10S706/90Fuzzy logic

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Abstract

(57)【要約】 〔目的〕 処理対象の入力データのビット幅の低減によ
り回路規模と製造費用の低減を図ったデータ処理装置を
提供する。 〔構成〕 ビット幅がn(nは2以上の自然数)でレー
トがfの入力データをビット幅がm(mはn未満の自然
数)でレートが2n-m ・fの入力データに変換する入力
データ変換部(10)と、この変換された入力データを処理
してビット幅がmでレートが2n-m ・fの処理データを
出力するファジイ演算回路(20)などのデータ処理部と、
このデータ処理部から出力される処理データをnなどの
所定ビット幅でfなどの所定レートの出力データに変換
して出力する出力データ変換部(30)とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、各種の家電製品や車両
の制御などに利用されるファジイ演算回路などのデータ
処理装置に関するものであり、特に、処理データのビッ
ト幅とレートとを連携して変更することにより、回路規
模と製造費用の低減を図ったデータ処理装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】ファジイ演算回路を主体とするファジイ
制御システムが、各種の家電製品や車両の制御など既存
の広汎な制御に応用されつつある。このファジイ演算回
路に供給される入力データは、一般に、各種のセンサで
検出された温度、圧力、速度など各種の被制御量を示す
アナログ値が所定のサンプリングレートのもとに所定ビ
ット幅のディジタルデータに変換されたものである。ま
た、この入力データにファジイ演算を施して作成される
出力データは、スイッチの接/断や弁の開/閉や開度な
どに関する制御量であり、一般に、入力データと同一の
サンプリングレートとビット幅を有する。このディジタ
ル出力データは、必要に応じてアナログデータに変換さ
れて被制御システムに供給される。従来、上述したよう
なファジイ演算に基づく制御は、空調機などを対象とす
る比較的低速なものを主体としており、プロセッサに所
定の制御プログラムを実行させることによって実現して
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来、
比較的低速の制御に利用してきたファジイ演算回路を自
動車の走行制御や、サスペンション制御など比較的複雑
でかつ高速性が要求される技術分野に適用しようとすれ
ば、大幅な処理時間の短縮が必要になる。この演算時間
を短縮するには、従来のプロセッサによるソフトウェア
処理機能を専用のハードウエア回路に置き換えてゆくこ
とが必要になる。しかしながら、このハードウエア化に
は、回路規模と製造費用の増大という問題が伴う。これ
は、ファジイ演算回路に限らず、他のデータ処理装置、
例えば画像処理装置などにも共通する問題である。従っ
て、本発明の主要な目的は、回路規模と製造費用の増大
を有効に回避しながらハードウエア化による高速化を図
ったファジイ演算回路などのデータ処理装置を提供する
ことにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明のデータ処理装置
は、ビット幅がn(nは2以上の自然数)でレートがf
の入力データを処理して所定ビット幅で所定レートの出
力データを出力するデータ処理装置であることを前提と
している。このデータ処理装置は、入力データをビット
幅がm(mはn未満の自然数)でレートが2n-m ・fの
入力データに変換する入力データ変換部と、この変換さ
れた入力データを処理してビット幅がmでレートが2
n-m ・fの処理データを出力するデータ処理部と、この
データ処理部から出力される処理データを上記所定ビッ
ト幅で所定レートの出力データに変換して出力する出力
データ変換部とを備えている。
【0005】
【作用】まず、入力データ変換部において入力データの
ビット幅が一旦縮小され、この縮小されたビット幅のデ
ータについてファジイ演算などのデータ処理が行われ
る。処理対象の入力データのビット幅の縮小により、回
路全体に大きな比重を占めるデータ処理部の回路規模と
製造費用とが低減される。しかしながら、このビット幅
の縮小に伴って処理精度が低下するので、これを補うた
めに、ビット幅の縮小と同時にデータレートの増大が行
われる。このデータレートの増大は、ファジイ演算回路
などのデータ処理部がハードウエア回路で実現されてい
れば、その回路規模や製造費用にはそれほどの影響を及
ぼさない。ファジイ演算などの処理結果に対するビット
幅とレートの復元が後段の出力データ変換部において行
われ、ビット幅の縮小を行わない場合と同様の高精度の
処理データが出力される。
【0006】
【実施例】図1は、本発明の一実施例に係わるファジイ
演算装置の構成を示すブロック図である。本実施例のフ
ァジイ演算装置は、入力データ変換部10と、ファジイ
演算部20と、出力データ変換部30とから構成されて
いる。入力変換部10はモジュレータの機能を有し、出
力データ変換部30はデシメーターの機能を有する。入
力端子INには、図示しない被制御系内のセンサからA
/D変換器を介して10ビット幅のディジタル入力デー
タがfのレートで供給される。通常、被制御システム内
に複数のセンサが設置され、各センサの出力に対応して
複数の入力データ変換部が設置されるが、ここでは、説
明の便宜上、センサを一つだけとし、このデータレート
が前段のD/A変換時のサンプリングレートに等しいも
のとする。
【0007】このビット幅が10でレートがfの入力デ
ータは、入力データ変換部10において、ビット幅が8
でレートが4fの変換入力データに変換され、ファジイ
演算部20に供給される。ファジイ演算部20は、この
変換入力データに対し所定のファジイ演算が行い、その
演算結果をビット幅が8でレートが4fの処理データと
して出力データ変換部30に供給する。出力データ変換
部30は、ビット幅が8でレートが4fの処理データを
ビット幅が10でレートがfの出力データに変換する。
この出力データは、出力端子OUTから図示しないD/
A変換器などを経て被制御系のスイッチや弁などのアク
チュエータに供給される。
【0008】図2は、図1の入力データ変換部10の構
成を示すブロック図である。この入力データ変換部10
は、データレジスタ11,12,13,14と、加算器
15と、セレクタ16と、制御部17とから構成されて
いる。入力端子INにレートfで出現する10ビット幅
の入力データは、レートfのクロック信号に同期してレ
ジスタ11に保持される。レジスタ11に保持された1
0ビット幅の入力データのうち上位8ビットの値Aは、
レートfのクロック信号に同期してレジスタ12に転送
されると共に、加算器15において1が加算されること
により加算値B=A+1となりレートfのクロック信号
に同期してレジスタ13に転送される。
【0009】制御部17はリップルカウンタなどで構成
されており、レジスタ11に保持された10ビット幅の
入力データのうちの下位2ビットで示される4通りの状
態に応じてかつレート4fのクロック信号に同期して、
セレクタ16の動作を4fのレートで4通りにわたって
制御する。セレクタ16から4fのレートで出力される
値A又はBはレート4fのクロック信号に同期してレジ
スタ11に転送され、ここから後段のファジイ演算部2
0に4fのレートで転送され、処理される。
【0010】制御部17とセレクタ16とによるレジス
タ14へのデータ転送動作の一例を図3を参照しながら
説明する。レジスタ11に保持中の入力データの下位2
ビットが
〔00〕であれば、レジスタ12に保持中の値
Aがレート4fのクロック信号に同期して4回連続して
レジスタ14に転送される。また、上記下位2ビットが
〔01〕であれば、レジスタ12に保持中の値Aが3回
連続してレジスタ14に転送されたのち、レジスタ13
に保持中の値Bが1回だけレジスタ14に転送される。
値AとBの転送は、いずれもレート4fのクロック信号
に同期して行われる。さらに、上記下位2ビットが〔1
0〕であれば、レジスタ12に保持中の値Aが2回連続
してレジスタ14に転送されたのち、レジスタ13に保
持中の値Bが2回連続してレジスタ14に転送される。
さらに、上記下位2ビットが〔11〕であれば、まず、
レジスタ12に保持中の値Aが1回だけレジスタ14に
転送され、続いて、レジスタ13に保持中の値Bが3回
連続してレジスタ14に転送される。なお、値AとBの
転送回数が上述のようなものであれば、それぞれの転送
順序は上記のものとは異なる任意のものでもよい。
【0011】レジスタ12又はレジスタ13から4回に
わたってレジスタ14に転送される値A又はBの平均値
は、入力データの下位2ビットのそれぞれに対して、以
下のようになる。
〔00〕; ( A+A +A +A )/4 = 4A/4 = A 〔01〕; ( A+A +A +B )/4 = ( 4A+1)/4 = A+
0.25 〔10〕; ( A+A +B +B )/4 = ( 4A+2)/4 = A+
0.50 〔11〕; ( A+B +B +B )/4 = ( 4A+3)/4 = A+
0.75
【0012】このように、入力データからの下位2ビッ
トの分離と、4倍のレート変換処理と、以後の平均化処
理とを組合せることにより、A以上A+1未満の4種類
の平均値が表現可能となる。この平均化処理は、4倍の
レートを元のレートに戻しながら0を含めた4種類の端
数を表現するためにビット幅を2ビット分拡張するこ
と、すなわちビット幅とレートの逆変換に他ならない。
本発明では、この平均化処理を入力データに対して行う
代わりに、この入力データに基づきファジイ演算を実行
して得られる演算結果、すなわち処理データに対して行
う。
【0013】すなわち、図1のファジイ演算部20は、
前段の入力データ変換部10から転送されてきた変換入
力データについて所定の算法に従ってファジイ演算を実
行する。このファジイ演算の核心をなす多重ファジイ演
算では、まず、ファジイ規則(ルール)の前件部に含ま
れる入力側の複数のファジイ概念のそれぞれについて、
実際の入力データによって示される事実との適合度(グ
レード)が演算される。演算された各入力ラベルのグレ
ードについてルールに対応したmin-max 演算を行うこと
により、各ルールの後件部に含まれる出力ラベルのメン
バーシップ関数を頭切りするための出力ラベルのグレー
ドが演算される。最後に、対応のグレードによって頭切
りされた各出力ラベルのメンバーシップ関数の重心から
確定的な処理データを得るという非ファジイ化が行われ
る。
【0014】このファジイ演算部20は、適宜なもので
よいが、処理の高速化を実現する上でハードウエア化さ
れた演算回路が好適であり、特に、本出願人の先願に係
わる一連の特許願(特願平 4ー283934号、同4 ー283935
号、同 4ー293698号、同 4ー332401号、同 4ー332402
号、特願平 5ー97154 号など)に開示された高速のファ
ジイ演算回路を適用すれば更に好適である。
【0015】図4は、図1の出力データ変換部30の構
成の一例を示すブロック図である。この出力データ変換
部30は、積算器(アキュムレータ)31とレジスタ3
2と係数器33とから構成されている。8ビット幅の処
理データが4fのレートで前段のファジイ演算部20か
ら積算器31に供給され、レート4fのクロック信号に
同期して積算されることにより、10ビット幅の積算値
となる。この10ビット幅の積算値は、レートfのクロ
ック信号に同期してレジスタ32に保持され、続いて、
積算器31がクリアされる。レジスタ32に保持された
10ビット幅の積算値は、係数値0.25の係数器33で1
/4倍され、ビット幅が10でレートがfの出力データ
となって図1の出力端子から出力される。
【0016】出力データ変換部30は、原理的には、デ
ィジタル低域通過濾波器(LPF)に相当する。従っ
て、この出力データ変換部30の他の構成例としては、
図5に示すように、加算器41,42と、レート4fに
対応する1周期(1/4f)分の遅延器43,44と,
係数器45〜48と、レジスタ49とから構成されるB
IQUAD型のIIRフィルタなどであってもよい。
【0017】以上、ビット幅が10の入力データをビッ
ト幅が8でレートが4倍の入力データに変換する構成を
例示した。しかしながら、一般的には、ビット幅がn
(nは2以上の自然数)の入力データをビット幅がm
(mはn未満の自然数)でレートが2n-m 倍のデータに
変換することができる。
【0018】また、出力データのビット幅とレートがい
ずれも入力データのビット幅とレートに等しい場合を例
にとって本発明を説明した。しかしながら、入出力系の
応答性や感度の差異などを考慮して、出力データのビッ
ト幅やレートが入力データのビット幅やレートとは異な
る値に設定されることも可能である。
【0019】さらに、ファジイ演算装置の場合を例にと
って本発明のデータ処理装置を説明したが、画像処理装
置など他の適宜なデータ処理装置に本発明を適用でき
る。
【0020】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のデ
ータ処理装置によれば、処理対象の入力データのビット
幅の縮小により、回路全体に大きな割合を占めるデータ
処理部の回路規模と製造費用とが低減される。このビッ
ト幅の縮小に伴う制御精度の低下はデータレートの増大
によって有効に補われる。このデータレートの増大は、
データ処理部がハードウエア回路で実現されていれば、
その回路規模や製造費用にはそれほどの影響を及ぼさな
い。この結果、小規模で安価なデータ処理部を用いてビ
ット幅の縮小を行わない場合と同様の高精度の演算を行
うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のファジイ演算装置の構成を
示すブロック図である。
【図2】図1の入力データ変換部10の構成の一例を示
すブロック図である。
【図3】図2の入力データ変換ブロック10の動作を説
明するための概念図である。
【図4】図1の出力データ変換部30の構成の一例を示
すブロック図である。
【図5】図1の出力データ変換部30の構成の他の一例
をブロック図である。
【符号の説明】
10 入力データ変換部 20 ファジイ演算部 30 出力データ変換部 11,12,13,14 レジスタ 15 1 加算器 16 セレクタ 31 積算器 32 レジスタ 33 係数器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ビット幅がn(nは2以上の自然数)で
    レートがfの入力データを処理して所定ビット幅で所定
    レートの出力データを出力するデータ処理装置におい
    て、 前記入力データをビット幅がm(mはn未満の自然数)
    でレートが2n-m ・fの入力データに変換する入力デー
    タ変換部と、 この変換された入力データを処理してビット幅がmでレ
    ートが2n-m ・fの処理データを出力するデータ処理部
    と、 このデータ出力部から出力される処理データを前記所定
    ビット幅で所定レートの出力データに変換して出力する
    出力データ変換部とを備えたことを特徴とするデータ処
    理装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 前記出力データの所定ビット幅はnであり、前記出力デ
    ータの前記所定レートはfであることを特徴とするデー
    タ処理装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、 前記データ処理部は、ファジイ演算回路から成ることを
    特徴とするデータ処理装置。
JP5163084A 1993-06-07 1993-06-07 データ処理装置 Pending JPH06348744A (ja)

Priority Applications (2)

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JP5163084A JPH06348744A (ja) 1993-06-07 1993-06-07 データ処理装置
US08/254,219 US5638490A (en) 1993-06-07 1994-06-06 Fuzzy logic data processor

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JP5163084A JPH06348744A (ja) 1993-06-07 1993-06-07 データ処理装置

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JP (1) JPH06348744A (ja)

Cited By (1)

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US5638490A (en) 1997-06-10

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