JPS63113736A

JPS63113736A - フアジイ推論演算装置の複数個並列動作方法

Info

Publication number: JPS63113736A
Application number: JP61258172A
Authority: JP
Inventors: Osamu Ito; 修伊藤
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd; Fuji Facom Corp
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd; Fuji Facom Corp
Priority date: 1986-10-31
Filing date: 1986-10-31
Publication date: 1988-05-18

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、所謂“あいまい論理”を適用してなされるフ
ァジィ調節用のファジィ推論演算装置に関するものであ
り、更に詳しくは、かかる演算装置の複数個並列動作方
法に関するものである。

ファジィ推論演算装置において、そこで１吏用される制
御規則が仮に１０個なら１０個として固定されていると
する。ところが制御対象としては、制御規則を３０個使
用したいという場合には、１個の演算装置では間乙こ合
わないので、３個のファジィ推論演算装置を並列使用す
ることになる。

本発明は、このような場合に必要となるファジィ推論演
算装置の複数個並列動作方法に関するものである。

〔従来の技術〕

先ず、本発明の直接的な従来技術について説明する前に
、本発明の前提とするファジィ推論演算装置について、
必要な範囲で簡単に説明しておく。

さてファジィ推論演算において、制？１１規則の前件部
命題および後件部命題に、メンバーシップ関数で表され
たファジィ変数を用いてファジィ推論を行う場合、一般
には推論の合成側が良く用いられる。即ち、複数の制御
規則が与えられた場合、これによりあいまい関係Ｒを予
め求めておき、メンバーシップ関数で表された入力値を
用いて出力に対するメンバーシップ関数を求める方法で
ある。

第２図は、かかる従来のファジィ推論を簡略化した演算
装置の一例を示す説明図である。以下、第２図を参照す
る。

今、制御規則として次の式で表されるものがあったとす
る。

ＩＦ　　ｘｏ１＝Ａ１１．　　ｘ０２＝Ａ２１．　　ｘ
０３＝Ａ３１゜・−−−−−−＝−ｘｏｋ＝　Ａｋｌ　
　Ｔ　ＨＥ　Ｎ　　ｕ　＝　Ｂ（もし　ｘＯ１＝　Ａｌ
ｌ、　　ｘ０２＝　Ａ２１．　　ｘ０３＝　Ａ３１゜・
・・・・・・・・ｘｏｋ＝Ａｋｌ　　ならば、操作量ｕ
はＢである第２図において破線で囲んだブロック（イ）
は上記制御規則の前件部演算を行う部分である。同図に
おいて、Ａｌｌ、　　Ａ２１．　Ａ３１．・・・　Ａｋ
ｉはそれぞれ前件部のメンバーシップ関数であり、Ｂｌ
。

・・・　ＢＮはそれぞれ後件部のメンバーシップ関数で
あり、ｘＯｌ、　　ｘ０２．　　ｘ、０３．　・ｘｏｋ
はそれぞれ計測値である。

ｌａ、ｌｂ、・・・　１にはそれぞれメンバーシップ関
数値を求める演算回路（記号Ｆで示す）、２は複数入力
の中から最小値を取って出力する最小値演算回路（記号
へで示す）、３は入力されるメンバーシップ関数Ｂ１を
定数倍（最小値演算回路２の出力倍）して出力する回路
（＊印で示す）、４は複数人力の中から常に最大値を選
んで出力する最大値演算回路（記号■で示す）、である
。

次に制御動作を説明する。演算回路１ａでは、前件部の
メンバーシップ関数Ａｌｌと計測値ｘｏ１とからメンバ
ーシップ関数値を求めて出力する。他の演算回路１ｂ、
・・・　１にも同様である。最小値演算回路２は、演算
回路１ａ、ｌｂ、・・・　１ｋからの各出力を入力され
、それらの中から最小値を選び、それを有効度α１とし
て出力する。この有効度α１が求まったところで前件部
演算は終了する。

次に後件部演算に移る。定数倍回路３は、後件部メンバ
ーシップ関数Ｂ１に有効度α１を掛け、その結果をＢｌ
’　として出力し最大値演算回路４に送る。最大値演算
回路４には、他の制御規則を同様に演算して得られた結
果がＢ２°・・・　ＢＮ″として入力されている。最大
値演算回路４では、それら人力Ｂｌ’　・・・　ＢＮ’
　の波形の中から常に最大の値を選んで出力し出力用メ
ンバーシップ関数Ｂとして出力する。出力用メンバーシ
ップ関数Ｂから実際に操作出力値を求めるには、そのメ
ンバーシップ関数Ｂの関数波形と横軸とにより形成され
る面積の中の重心を求めることによりその操作出力値を
得る手法が採用されている。

ところで今、制御規則の後件部のファジィ変数（第２図
におけるＢｌ、・・・　ＢＮ）が有限個であり、Ｂ１は
ＮＢ　（負で大きく）を、Ｂ２はＮＭ（負で中位）を、
Ｂ３はＮＳ　（負で小さく）を、Ｂ４はＺＥ（そのまま
）を、Ｂ５はＰＳ（正で小さく）を、Ｂ６はＰＭ（正で
中位）を、Ｂ７はＰＢ（正で大きく）を、それぞれ表す
ものとし、後件部のファジィ変数はこの７段階から成る
ものとする。

しかし制御規則としては、７個に限るものではなく、も
っと多数存在する場合がある。しかしその場合でも、各
制御規則の後件部のファジィ変数は、上記７個、即ちＮ
Ｂ　（負で大きく）　、ＮＭ　（負で中位）、ＮＳ（負
で小さく）、ＺＥ（そのまま）、ＰＳ（正で小さく）　
、ＰＭ　（正で中位）、ＰＢ（正で大きく）の中のどれ
かに必ず属している。

そこで、どの制御規則（ルール）はどの後件部ファジィ
変数に対応するものであるかを予め調べ対応付けてお（
。

第２図に戻るが、最大値演算回路４は、入力される有限
個のファジィ変数（８１′・・・　ＢＮ’）の波形の中
から、常に最大値を選んで出力している。

ということは、成るファジィ変数Ｂｌ’　ならＢ１′に
対応する制御規則が複数個あるとした場合、各制御規則
ごとに後件部演算を行ってファジィ変数Ｂｌ’　の値を
求めて最大値演算回路４へ送出しても、最大値演算回路
４で採用されるのは、ファジィ変数Ｂｌ’　に属する値
のなかの最大値に限らｈ、それ以下の値は捨てられると
いうことである。

そうだとすると、ファジィ変数Ｂ１との間で演算を行う
ことになる有効度αとしては、複数の制御規則から色々
な値を与えられても、一番値の高いα以外は、ファジィ
変数８１との間で演算を行っても結局は無駄であるとい
うことになる。

そこで、ファジィ変数Ｂ１ならＢ１について、複数の制
御規則から色々な値として与えられるαのうち、最大値
を示すαだけをグレードとして記憶しておき、そのグレ
ードについてだけ最後にファジィ変数８１との間で演算
すれば良いことになる。他のファジィ変数Ｂ２以降につ
いても同様である。即ち、同じファジィ変数に属する有
効度αの中で一番大きいものを選んでグレードとして記
憶装置に記憶しておくわけである。以下、この記憶装置
をグレード記憶装置と呼ぶことにする。

つまり演算としては、このグレード記憶装置より読み出
したグレードを使い、後件部メンバーシップ関数の各々
ごとに、後件部演算を行って出力用メンバーシップ関数
の波形を定める。

第３図は、かかるグレード記憶装置の記憶内容説明図で
ある。同図においては、後件部ファジィ変数がＢ１から
８７までの７個ある場合を想定し、それぞれについて求
められたグレードがα１乃至α７として記憶されている
ものである。

さて、以上を予備知識として、以下、本発明の直接的な
従来技術を説明する。

第４図は、ファジィ推論演算装置の従来の複数個並列動
作方法を示すブロック図である。同図において、ｌａ、
ｌｂはそれぞれ制御規則記憶装置、２ａ、２ｂはそれぞ
れ計測値入力装置、３ａ、３ｂはそれぞれファジィ推論
演算器、４は最大値演算器、５は操作値演算器、６は操
作値出力装置である。

この場合は、２個のファジィ推論演算器で並列動作を行
う場合を示している。即ち、ファジィ推論演算器３ａは
、記憶装置１ａからは制御規則（前件部命題および後件
部命題を含む）を、人力装置２ａからは計測値を、それ
ぞれ与えられてファジィ推論演算を行い、出力用メンバ
ーシップ関数を作成し出力する。同様に、ファジィ推論
演算器３ｂは、記憶装置１ｂからは制御規則を、入力装
置２ｂからは計測値を、それぞれ与えられてファジィ推
論演算を行い、出力用メンハーシソプ関数を作成し出力
する。

最大値演算器４では、ファジィ推論演算器３ａから人力
される出力用メンバーシップ関数の波形と、ファジィ推
論演算器３ｂから入力される出力用メンバーシップ関数
の波形とを比較し、高い値をとる波形部分を選択し最大
値として出力する。

操作値演算器５は、これを受けて操作値を演算により求
め、操作値出力装置６に送って操作値として出力する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上説明した従来の並列動作方法では、各ファジィ推論
演算器は、制御規則の前件部演算と後件部演算の両方を
含む推論演算を、それぞれが独立に行うものであるから
、無駄が多いという問題点がある。即ち、後件部演算用
として、各ファジィ推論演算器とも後件部ノンバーシッ
プ関数の記憶装置をもたなければならず、コスト高にな
る。

本発明は、ファジィ推論演算装置の従来の複数個並列動
作方法におけるコスト高の問題を解決することを解決課
題とする。

ｃ問題点を解決するための手段〕課題解決のため、本発明では、ファジィ推論演算器を前
件部演算のみを行う前件部演算器と後件部演算のみを行
う後件部演算器とに分け、前件部演算器の複数個に対し
て後件部演算器を共通に一つだけ設けた。

〔作用〕

複数個の前件部演算器に対して共通に設けた後件部演算
器では、各前件部演算器のグレード記憶装置からそれぞ
れ読み出してきたグレード値を同じ後件部ファジィ変数
に対応するもの同士で比較して最大値を選び、その最大
値についてだけ制御規則の後件部演算を行う。

〔実施例〕

次に菌を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。

同図において、１０ａ、１０ｂはそれぞれ前件部演算器
、２０は後件部演算器である。前件部演算器１０ａは、
制御規則前件部記憶装置１１ａ、計測値入力装置１２ａ
、制御規則前件部演算回路１３ａ、グレード記憶装置１
４ａから成り、同様に前件部演算器１０ｂは、制御規則
前件部記憶装置１１ｂ、計測値入力装置１２ｂ、制御規
則前件部演算回路１３ｂ、グレード記憶装置１４ｂから
成っている。後件部演算器２０は、グレード読込装置２
１，２２、最大値演算器２３、後件部演算回路２５、制
御規則後件部記憶装置２４、操作値出力装置２６から成
っている。

次に動作を説明する。前件部演算器１０ａにおいては、
制御規則前件部演算回路１３ａが記憶装置１１ａから制
御規則前件部を、入力装置１２ａから計測値をそれぞれ
与えられて、複数の制御規則の前件部演算を行い、後件
部ファジィ変数に１対１の関係で対応するグレード値を
求め、グレード記憶装置１４ａに記憶する。

前件部演算器１０ｂにおいても、全く同様に前件部演算
を行い、求めたグレード値をグレード記憶装置１４ｂに
記憶する。各前件部演算器における演算は並列に行われ
る。

前件部演算が終了すると、後件部演算器２０における後
件部演算が開始される。即ち、グレード読込装置２１が
前件部演算器１０ａのグレード記憶装置１４ａからグレ
ード値を読み込み、またグレード読込装置２２が前件部
演算器１０ｂのグレード記憶装置１４ｂからグレード値
を読み込んでくる。最大値演算器２３は、読込装置２１
．２２が読み込んできたグレード値の中の最大値を対応
する後件部ファジィ変数毎に求め、後件部演算回路２５
へ出力する。

後件部演算回路２５では、そのグレード値（最大値）と
記憶装置２４から与えられる制御規則後件部（後件部フ
ァジィ変数の内容を表すメンバーシップ関数）を用いて
出力に関するメンバーシップ関数を求め、出力装置２６
へ送る。出力装置２６ではそのメンバーシップ関数から
操作値を求めて出力する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、ファジィ推論演
算装置の複数個並列動作方法において、後件部演算器を
複数の前件部演算器に対して共通に設けてその数を減ら
した分だけ、コストを低減できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
従来のファジィ推論演算装置の一例を示す説明図、第３
図はグレード記憶装置の記憶内容説明図、第４図はファ
ジィ推論演算装置の従来の複数個並列動作方法を示すブ
ロック図、である。符号の説明１０ａ、１０ｂ・・・前件部演算器、２０・・・後件部
演算器、ｌｌａ、Ｉｌｂ・・・制御規則前件部記憶装置
、１２ａ、１２ｂ−・・計測値入力装置、１３ａ、１３
ｂ・・・制御規則前件部演算回路、１４ａ、１４ｂ・・
・グレード記憶装置１４ａ、２１．２２・・・グレード
読込装置、２３・・・最大値演算器、２４・・・制御規
則後件部記憶装置、２５・・・後件部演算回路、２６・
・・操作値出力装置

Claims

【特許請求の範囲】１）演算すべき所与の制御規則の数が後件部ファジィ変
数の種類数より多く、各後件部ファジィ変数別に制御規
則を分けて対応付けができるとき、各制御規則の前件部
演算により求めた有効度を、同じ後件部ファジィ変数に
対応するもの同士で比較して、その中の最大のものをグ
レードとして各後件部ファジィ変数別に記憶するグレー
ド記憶装置を持ち、制御規則の前件部演算のみを行う前
件部演算器を複数個並列に動作させ、それら複数個の前件部演算器に対して共通に設けた後件
部演算器では、各前件部演算器のグレード記憶装置から
それぞれ読み出してきたグレード値を同じ後件部ファジ
ィ変数に対応するもの同士で比較して最大値を選び、そ
の最大値についてだけ制御規則の後件部演算を行うこと
を特徴とするファジィ推論演算装置の複数個並列動作方
法。