JPH0833823B2 - Fuzzy reasoning device - Google Patents
Fuzzy reasoning deviceInfo
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- JPH0833823B2 JPH0833823B2 JP63239736A JP23973688A JPH0833823B2 JP H0833823 B2 JPH0833823 B2 JP H0833823B2 JP 63239736 A JP63239736 A JP 63239736A JP 23973688 A JP23973688 A JP 23973688A JP H0833823 B2 JPH0833823 B2 JP H0833823B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- membership function
- circuit
- inference
- output
- array
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Devices For Executing Special Programs (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 発明の要約 複数の推論部とこれらの推論部の出力を総合する確定
部とからなるファジィ推論装置において，メンバーシッ
プ関数回路およびメンバーシップ関数発生回路を各推論
部で共用できるように，推論部の外部にまとめてアレイ
として配置し，各推論部でメンバーシップ関数回路アレ
イおよびメンバーシップ関数発生回路の出力を選択的に
使用する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION In a fuzzy inference apparatus including a plurality of inference units and a deterministic unit that integrates the outputs of these inference units, a membership function circuit and a membership function generation circuit are shared by each inference unit. As possible, they are collectively arranged as an array outside the inference unit, and the outputs of the membership function circuit array and the membership function generating circuit are selectively used in each inference unit.
発明の背景 この発明はファジィ推論を行なうファジィ推論装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuzzy inference device that performs fuzzy inference.
ファジィ推論はIf thenルール（モーダス・ポネン
ス）にしたがって行なわれる。このルールは「もしｘが
ＡでかつｙがＢでかつｚがＣならば,wはＤである」 という形態で表現される。Fuzzy reasoning is performed according to the If then rule (Modus Ponence). This rule is expressed in the form "if x is A and y is B and z is C, then w is D".
x,y,zは前件部の入力変数,A,B,Cは前件部のメンバー
シップ関数,wは後件部の変数,Dは後件部のメンバーシッ
プ関数である。A,B,C,D等のメンバーシップ関数はたと
えばPL,PM,PS,ZR,NS,NM,NL等の言語値によって表現され
る。ここでＰは正,Nは負,Lは大きい,Mは中位い,Sは小さ
いをそれぞれ表わす。したがってPLは正の大きな値,NS
は負の小さな値ということになる。ZRはほぼ零を表わ
す。言語値はたとえば複数ビットのバイナリィ・コード
で表現可能である。x, y, z are input variables of the antecedent part, A, B, C are membership functions of the antecedent part, w is a variable of the antecedent part, and D is a membership function of the antecedent part. Membership functions such as A, B, C and D are represented by language values such as PL, PM, PS, ZR, NS, NM and NL. Here, P is positive, N is negative, L is large, M is medium, and S is small. Therefore PL is a large positive value, NS
Is a small negative value. ZR represents almost zero. The language value can be represented by, for example, a multi-bit binary code.
第８図は従来のファジィ推論装置を示している。ファ
ジィ推論装置は複数（設定可能なルールの数）の推論部
100と，これらの推論部100に接続された確定部110とか
ら構成される。各推論部100は，入力変数がそれぞれ与
えられ，これに応じた前件部のメンバーシップ関数の値
を表わす信号（たとえば電圧信号）を出力するメンバー
シップ関数回路（以下MFCという）101,102,103と，後件
部のメンバーシップ関数を表わす信号（たとえば25本の
ライン上に分布した電圧信号）（この電圧分布が伝送さ
れる25本のラインをハッチングを施したバスで表現す
る）を出力するメンバーシップ関数発生回路（以下MFG
という）105と,MFC101,102,103の出力のMIN演算を行な
う論理積回路104と，この回路104とMFG105の出力のMIN
演算を行なう論理積回路106とから構成されている。MFC
101,102,103には言語値に相当する基準電圧が与えら
れ，それぞれルールにしたがうメンバーシップ関数を出
力するように設定される。またMFCの出力するメンバー
シップ関数の他のパラメータが図示しない設定器により
設定される。基準電圧はメンバーシップ関数のピーク位
置（中心位置）を規定する。MFG105には言語値を表わす
コードが与えられ，その言語値によって表わされるメン
バーシップ関数の出力するように構成されている。確定
部110は，推論部100の出力メンバーシップ関数のMAX演
算を行なう論理和回路111と，この回路111の出力を非フ
ァジィ化して確定出力を発生する確定演算回路（デファ
ジファイア）112とを含んでいる。ファジィ出力は論理
和回路111から得られる。FIG. 8 shows a conventional fuzzy inference apparatus. Fuzzy inference device has multiple inference units (number of rules that can be set)
It is composed of 100 and a definite section 110 connected to these inference sections 100. Each inference unit 100 is provided with a membership function circuit (hereinafter referred to as MFC) 101, 102, 103 that outputs a signal (for example, a voltage signal) representing the value of the membership function of the antecedent part corresponding to each input variable, and A membership function that outputs a signal (for example, a voltage signal distributed over 25 lines) representing the membership function of the subject part (representing the 25 lines through which this voltage distribution is transmitted by a hatched bus) Generator circuit (hereinafter MFG
105), AND circuit 104 that performs MIN operation of the outputs of MFC 101, 102, 103, and MIN of the output of this circuit 104 and MFG 105.
It is composed of a logical product circuit 106 for performing a calculation. MFC
A reference voltage corresponding to the language value is given to 101, 102, and 103, and each is set to output the membership function according to the rule. Further, other parameters of the membership function output by the MFC are set by a setter (not shown). The reference voltage defines the peak position (center position) of the membership function. A code representing a language value is given to the MFG 105, and the MFG 105 is configured to output the membership function represented by the language value. The deciding unit 110 includes an OR circuit 111 that performs the MAX operation of the output membership function of the inference unit 100 and a deciding arithmetic circuit (defuzzifier) 112 that defuzzifies the output of this circuit 111 to generate a deciding output. Contains. The fuzzy output is obtained from the logical sum circuit 111.
このように従来のファジィ推論装置ではルールごとに
（すなわち推論部100ごとに）MFC,MFGを備えているの
で，同一の言語値のメンバーシップ関数でもルールに設
定されるたびに複数回設定しなければならず，そのため
設定に誤差が生じる，設定に手間がかかるなどの問題点
があった。As described above, the conventional fuzzy inference device is provided with MFC and MFG for each rule (that is, for each inference unit 100), so even a membership function with the same language value must be set multiple times each time it is set in the rule. Therefore, there were problems such as an error in the setting and a troublesome setting.
発明の概要 この発明はMFC,MFGの調整，設定が容易なファジィ推
論装置を提供するものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a fuzzy reasoning device that allows easy adjustment and setting of MFC and MFG.
この発明によるファジィ推論装置は，取扱可能な入力
変数の種類数に応じた数のMFCアレイと，複数の推論部
と，これらの推論部の出力を総合して最終推論出力を発
生する確定部とから構成され，各MFCアレイは所要複数
のMFCから構成され，各推論部は，入力変数の種類ごと
に,MFCアレイから出力されるメンバーシップ関数値のう
ちの設定されたルールにしたがうものを選択する第１の
選択回路と，第１の選択回路の出力に対して所定の前件
部推論演算を行なう前件部演算回路と，前件部演算回路
の出力に対して所定の後件部推論演算を行なう後件部演
算回路とから構成されていることを特徴とする。The fuzzy inference apparatus according to the present invention includes an MFC array of a number corresponding to the number of types of input variables that can be handled, a plurality of inference units, and a deciding unit that generates a final inference output by combining the outputs of these inference units. Each MFC array is composed of a plurality of required MFCs, and each inference unit selects one of the membership function values output from the MFC array according to the set rule for each type of input variable. A first selection circuit for performing a predetermined antecedent part inference operation on the output of the first selection circuit, and a predetermined consequent part inference for the output of the antecedent part operation circuit It is characterized in that it is composed of a consequent operation circuit for performing an operation.
この発明によると，前件部の変数毎に言語値の数だけ
MFCがアレイとして用意され，前件部変数の言語値に対
するメンバーシップ関数が一括して設定される。各前件
部言語値において入力に対するメンバーシップ関数値が
パラレルに出力され，各推論部に入力され，ルールの前
件部言語値にしたがったメンバーシップ関数値が選択さ
れる。According to this invention, only the number of language values for each variable of the antecedent part
MFC is prepared as an array, and membership functions for the language values of the antecedent variables are collectively set. For each antecedent language value, the membership function value corresponding to the input is output in parallel, input to each inference unit, and the membership function value according to the antecedent language value of the rule is selected.
この発明の好ましい実施態様においては，所要複数の
MFGから構成されるMFGアレイがさらに設けられる。後件
部演算回路には,MFGアレイから出力されるメンバーシッ
プ関数のうち設定されたルールにしたがうものを選択す
る第２の選択回路が設けられる。In the preferred embodiment of the present invention, a plurality of required
An MFG array composed of MFG is further provided. The consequent operation circuit is provided with a second selection circuit that selects one of the membership functions output from the MFG array according to the set rule.
この実施態様によると，後件部変数毎に言語値の数だ
け,MFGがアレイとして用意され，後件部変数の言語値に
対するメンバーシップ関数が一括して設定される。ルー
ルの後件部言語値にしたがったメンバーシップ関数が選
択される。According to this embodiment, MFGs are prepared as an array by the number of language values for each consequent part variable, and membership functions for the consequent part variable language values are collectively set. The membership function according to the consequent language value of the rule is selected.
したがって，この発明によると，次の効果を奏する。 Therefore, according to this invention, the following effects can be obtained.
同一言語値に対するメンバーシップ関数の設定が一回
で済み，設定誤差が生じない。The membership function need only be set once for the same language value, and no setting error occurs.
言語値設定が一カ所にまとまったので言語値の拡張が
容易にできる。Since the language value settings are integrated in one place, the language value can be easily expanded.
言語値に対してメンバーシップ関数の重複がなくなっ
たのでスペース，価格の点で有利である。Since there is no duplication of membership functions for language values, it is advantageous in terms of space and price.
実施例の説明 第１図はこの発明の実施例によるファジィ推論装置の
構成を示している。第８図に示すものと同一物には同一
符号が付されている。Description of Embodiments FIG. 1 shows the configuration of a fuzzy inference apparatus according to an embodiment of the present invention. The same components as those shown in FIG. 8 are designated by the same reference numerals.
３種類の入力変数に対応いて３つのMFCアレイ11,12,1
3が設けられている。MFCアレイ11は第２図に示すように
上記言語値の数に等しい数（この実施例では７）のMFC1
01からなる。各MFC101にはそれぞれ言語値PL〜NLに対応
する基準電圧が与えられる。MFC101の具体的構成の一例
が第４図に示されている。この図において端子Ｍに基準
電圧が与えられ，この電圧を中心位置（メンバーシップ
関数のピーク値に対応する入力）とする三角形状のメン
バーシップ関数が発生する。VINが入力であり,VOUTが出
力である。抵抗rEI,RE2は三角形状のメンバーシップ関
数の勾配を決定する。抵抗rB1・rB2を変えることにより
台形状のメンバーシップ関数とすることもできる。第２
図において７つのMFC101にそれぞれ同じ入力が与えら
れ，設定された言語値によって表わされるメンバーシッ
プ関数値が各MFC101から出力されることになる。他のMF
Cアレイ12,13も同じ構成である。3 MFC arrays corresponding to 3 types of input variables 11,12,1
Three are provided. As shown in FIG. 2, the MFC array 11 has a number (7 in this embodiment) of MFC1s equal to the number of language values.
It consists of 01. A reference voltage corresponding to each of the language values PL to NL is given to each MFC 101. An example of the concrete configuration of the MFC 101 is shown in FIG. In this figure, a reference voltage is applied to the terminal M, and a triangular membership function having this voltage as the center position (input corresponding to the peak value of the membership function) is generated. V IN is the input and V OUT is the output. The resistances r EI and R E2 determine the slope of the triangular membership function. A trapezoidal membership function can be obtained by changing the resistances r B1 and r B2 . Second
In the figure, the same input is given to each of the seven MFCs 101, and the membership function value represented by the set language value is output from each MFC 101. Other MF
The C arrays 12 and 13 have the same structure.
各推論部10には３つの選択回路21,22,23が設けられて
いる、これらの選択回路21,22,23にMFCアレイ11,12,13
の出力が与えられる。選択回路21,22,23には言語値を表
わすコードがそれぞれ与えられており,MFCアレイ11,12,
13の出力のうちこの言語値に対応するメンバーシップ関
数値が選択回路21,22,23からそれぞれ出力されることに
なる。選択回路21,2223の出力は論理積回路104に与えら
れる。Each inference unit 10 is provided with three selection circuits 21, 22, 23. The selection circuits 21, 22, 23 are provided with MFC arrays 11, 12, 13 respectively.
The output of is given. Codes representing language values are provided to the selection circuits 21, 22, and 23, respectively, and the MFC arrays 11, 12, and
Of the 13 outputs, the membership function values corresponding to this language value are output from the selection circuits 21, 22, and 23, respectively. The outputs of the selection circuits 21 and 2223 are given to the AND circuit 104.
MFGアレイ15も第３図に示すように７個のMFG105から
構成されている。これらのMFG105はPL〜NLの７つの言語
値に対応するメンバーシップ関数を発生する。MFGアレ
イ105の出力（メンバーシップ関数を表わす電圧分布）
は同じように選択回路25に入力する。入力する７種類の
メンバーシップ関数のうちこの選択回路25に与えられた
言語値に対応するものが選択されて論理積回路106に入
力することになる。The MFG array 15 is also composed of seven MFG 105 as shown in FIG. These MFG 105 generate membership functions corresponding to the seven language values PL to NL. Output of MFG array 105 (voltage distribution representing membership function)
Are similarly input to the selection circuit 25. Of the seven types of membership functions to be input, the one corresponding to the language value given to the selection circuit 25 is selected and input to the AND circuit 106.
各MFG105からは25本の出力ラインがのびているのでMF
Gアレイ15からは25×７本の出力ラインが選択回路25に
接続されることになる。しかしながら、MFGアレイ15か
ら時分割で７種類のメンバーシップ関数を出力させるよ
うにし，選択回路25にラッチ回路を設けて選択されたメ
ンバーシップ関数のみをラッチするようにすれば25本の
ラインですむことになる。MFGの具体例はたとえば特開
昭63-123177号公報に示されている。Since 25 output lines extend from each MFG105, MF
From the G array 15, 25 × 7 output lines are connected to the selection circuit 25. However, if the MFG array 15 outputs seven kinds of membership functions in a time-sharing manner and a latch circuit is provided in the selection circuit 25 so that only the selected membership function is latched, only 25 lines are required. It will be. A specific example of MFG is shown in, for example, JP-A-63-123177.
制御例として第５図に示すように貯水槽の液面レベル
を一定にする制御を考える。As an example of control, let us consider a control in which the liquid surface level of the water storage tank is kept constant as shown in FIG.
入力としては，設定値（設定レベル）からの偏差e,偏
差の変化分Δe,排水流量Δｕを，出力としては流入液体
の流入量を制御するバルブ開度OPを用いる。これらの入
出力の言語値としては次のようなものを考えるものとす
る。The deviation e from the set value (setting level), the variation Δe of the deviation, and the drainage flow rate Δu are used as inputs, and the valve opening OP that controls the inflow amount of inflowing liquid is used as outputs. The following language values for these inputs and outputs are considered.
ｅの言語値として PL PM PS ZR NS NM NL Δｅの言語値として P ZR N Δｕの言語値として ZR PS PM PL OPの言語値として PL PM PS ZR NS NM NL これらの言語値に対するメンバーシップ関数を第６図
に示す。PL PM PS ZR NS NM NL Δ as the language value of e P ZR N Δu as the language value of Z R PS PM PL OP as the language value of PL PM PS ZR NS NM NL Membership functions for these language values It is shown in FIG.
第１図に示すファジィ推論装置において，偏差ｅのMF
Cアレイ11には７個の，その変化分ΔｅのMFCアレイ12に
は３個の，排水流量ΔｕのMFCアレイ13には４個のMFC10
1をそれぞれ設ければ足りる。またバルブ開度OPのMFGア
レイ15には７個のMFG105が用意される。In the fuzzy reasoning device shown in Fig. 1, the MF of deviation e
The C array 11 has seven MFC arrays 12 each having a variation Δe, three MFC arrays 12, and the drainage flow rate Δu MFC array 13 has four MFCs 10.
It is enough to provide each one. Further, seven MFG 105 are prepared in the MFG array 15 having the valve opening OP.
測定された入力e0,Δe0,Δu0は各MFCアレイ11,12,13
に入力される。e0は偏差ｅのMFCアレイ11の各MFC101に
同時に入力され，それぞれの言語値への適合度合を示す
メンバーシップ関数値がパラレルに出力される。このメ
ンバーシップ関数値がｅを用いたルールをもつ推論部10
にパラレルに入力され，各推論部10の選択回路21によっ
て，与えられた言語値に応じて入力するメンバーシップ
関数値のいずれかが選択される。Δe0,Δu0に関しても
同様の処理が行われる。The measured inputs e 0 , Δe 0 , Δu 0 are for each MFC array 11, 12, 13
Is input to e 0 is simultaneously input to each MFC 101 of the MFC array 11 with the deviation e, and membership function values indicating the degree of conformity to each language value are output in parallel. This inference unit 10 has a rule that the membership function value uses e
In parallel with each other, and the selection circuit 21 of each inference unit 10 selects one of the membership function values to be input according to the given language value. Similar processing is performed for Δe 0 and Δu 0 .
OPについても各言語値のメンバーシップ関数をMFGアレ
イ15によって設定し，各推論部10に出力し，各推論部10
に与えられたルールの言語値により推論部10ごとに選択
する。このようにしてファジィ推論が行なわれ，バルブ
開度の確定値OP0が確定演算回路112から出力される。Also for OP, the membership function of each language value is set by the MFG array 15 and output to each inference unit 10, and each inference unit 10
Is selected for each inference unit 10 according to the language value of the rule given to. In this way, fuzzy inference is performed, and the definite value OP 0 of the valve opening is output from the definite calculation circuit 112.
第７図はMFCアレイ11において入力ａが与えられたと
き，各言語値に対するメンバーシップ関数値が出力され
るようすを示している。入力ａ＝−0.5に対してそれぞ
れのメンバーシップ関数値が出力されている。ルール１
では言語値がａ＝NSであるのでNSのラインの信号を選択
回路21が選び，出力0.5を得る。同様にルール２ではPM
のラインの信号を選択し，出力0.0を得る。FIG. 7 shows that the membership function value for each language value is output when the input a is given in the MFC array 11. Each membership function value is output for the input a = -0.5. Rule 1
Then, since the language value is a = NS, the selection circuit 21 selects the signal of the line of NS and obtains the output 0.5. Similarly, in rule 2, PM
Select the signal on the line and obtain the output 0.0.
上記実施例ではアナログ・タイプのファジィ推論装置
が示されているがこの発明はディジタル・タイプの装置
にも適用可能であるのはいうまでもない。Although an analog type fuzzy inference apparatus is shown in the above embodiment, it goes without saying that the present invention is also applicable to a digital type apparatus.
第１図はこの発明の実施例を示すものでファジィ推論装
置の構成を示すブロック図，第２図はメンバーシップ関
数回路アレイの構成を示すブロック図，第３図はメンバ
ーシップ関数発生回路アレイの構成を示すブロック図，
第４図はメンバーシップ関数回路の一例を示す回路図，
第５図および第６図は制御例を示し，第５図は液面レベ
ル制御の構成を示す図，第６図は各種のメンバーシップ
関数を示すグラフ，第７図はメンバーシップ関数値が出
力される様子を示す説明図である。 第８図は従来のファジィ推論装置の構成を示すブロック
図である。 10……推論部,11,12,13……メンバーシップ関数回路（M
FC）アレイ,15……メンバーシップ関数発生回路（MFG）
アレイ,21,22,23,25……選択回路,101……メンバーシッ
プ関数回路（MFC）,104,106……論理積回路,105……メ
ンバーシップ関数発生回路（MFG）,110……確定部。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention and is a block diagram showing the configuration of a fuzzy inference apparatus. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a membership function circuit array. FIG. 3 is a diagram showing the membership function generating circuit array. Block diagram showing the configuration,
FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a membership function circuit,
5 and 6 show a control example, FIG. 5 is a diagram showing the structure of the liquid level control, FIG. 6 is a graph showing various membership functions, and FIG. 7 is a membership function value output. It is an explanatory view showing a situation. FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of a conventional fuzzy inference apparatus. 10 …… Inference section, 11,12,13 …… Membership function circuit (M
FC) array, 15 ... Membership function generator (MFG)
Array, 21, 22, 23, 25 …… Selection circuit, 101 …… Membership function circuit (MFC), 104,106 …… AND circuit, 105 …… Membership function generation circuit (MFG), 110 …… Determining part.
Claims (2)
メンバーシップ関数回路アレイと，複数の推論部と，こ
れらの推論部の出力を総合して最終推論出力を発生する
確定部とから構成され， 各メンバーシップ関数回路アレイは所要複数のメンバー
シップ関数回路から構成され， 各推論部は，入力変数の種類ごとに，メンバーシップ関
数回路アレイから出力されるメンバーシップ関数値のう
ちの設定されたルールにしたがうものを選択する第１の
選択回路と， 第１の選択回路の出力に対して所定の前件部推論演算を
行なう前件部演算回路と， 前件部演算回路の出力に対して所定の後件部推論演算を
行なう後件部演算回路とから構成されている， ファジィ推論装置。1. A membership function circuit array, the number of which corresponds to the number of types of input variables that can be handled, a plurality of inference units, and a deciding unit that synthesizes the outputs of these inference units to generate a final inference output. Each membership function circuit array is composed of a plurality of required membership function circuits, and each inference unit has each of the membership function values output from the membership function circuit array for each type of input variable. A first selection circuit that selects one that complies with a set rule, an antecedent operation circuit that performs a predetermined antecedent inference operation on the output of the first selection circuit, and an output of the antecedent operation circuit A fuzzy reasoning device, which is composed of a consequent part arithmetic circuit for performing a predetermined consequent part inference calculation with respect to.
ら構成されるメンバーシップ関数発生回路アレイをさら
に備え， 上記後件部演算回路が，メンバーシップ関数発生回路ア
レイから出力されるメンバーシップ関数のうち設定され
たルールにしたがうものを選択する第２の選択回路を備
えている， 請求項（１）に記載のファジィ推論装置。2. A membership function generating circuit array comprising a plurality of required membership function generating circuits, wherein the consequent operation circuit is one of membership functions output from the membership function generating circuit array. The fuzzy inference apparatus according to claim 1, further comprising a second selection circuit that selects one according to a set rule.
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|---|---|---|---|
| JP63239736A JPH0833823B2 (en) | 1988-09-27 | 1988-09-27 | Fuzzy reasoning device |
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| EP94112670A EP0626639A1 (en) | 1988-09-27 | 1989-09-26 | Fuzzy inference apparatus |
| EP94112662A EP0625743A1 (en) | 1988-09-27 | 1989-09-26 | Digital function generator using interpolation |
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Family
ID=17049168
Family Applications (1)
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Families Citing this family (1)
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1988
- 1988-09-27 JP JP63239736A patent/JPH0833823B2/en not_active Expired - Lifetime
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| JPH0290230A (en) | 1990-03-29 |
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| Averkin | Fuzzy logics simulation technology in general strategy of intelligent systems designing |