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JPH0256602A - Fuzzy inference device - Google Patents

Fuzzy inference device

Info

Publication number
JPH0256602A
JPH0256602A JP63209126A JP20912688A JPH0256602A JP H0256602 A JPH0256602 A JP H0256602A JP 63209126 A JP63209126 A JP 63209126A JP 20912688 A JP20912688 A JP 20912688A JP H0256602 A JPH0256602 A JP H0256602A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
value
fuzzy inference
data
observation data
values
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.)
Pending
Application number
JP63209126A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naonobu Yubasaki
湯場崎 直養
Kaoru Hirota
薫 廣田
Haruhiko Arikawa
有川 晴彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mycom KK
Original Assignee
Mycom KK
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mycom KK filed Critical Mycom KK
Priority to JP63209126A priority Critical patent/JPH0256602A/en
Priority to FR898910713A priority patent/FR2635884B1/en
Priority to DE3927581A priority patent/DE3927581A1/en
Priority to KR1019890011998A priority patent/KR920004281B1/en
Publication of JPH0256602A publication Critical patent/JPH0256602A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Fuzzy Systems (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To output an operation value by a circuit constitution of a small scale by leading digitized observation data to an address input, providing a memory part for showing an operation value by outputting its data, and storing in advance data corresponding to a method for a fuzzy inference and a method for a reverse fuzzy conversion in the memory part. CONSTITUTION:By leading digitized observation data through A/D converters 14, 15 to an address input of a memory part 11 in which data corresponding to a method for a fuzzy inference and a method for a reverse fuzzy conversion is stored in advance, an operating value corresponding to the observation data appears in an output of a memory part 11. The observation data in the fuzzy inference and on inference value correspond to each other to one-to-one, there fore, by the memory part 11 in which the data corresponding to the method for the fuzzy inference and the method for the reverse fuzzy conversion is stored in advance, a data conversion of the observation data is executed, and also, a result of its conversion is used as an operation value. In such a way, even when a kind of the observation data and the number of rules are increased, the operation value can be obtained from the observation data by a circuit constitution of a small scale.

Description

【発明の詳細な説明】 産1上■剋■圀亘 本発明は、観測データーに基づいてファジー推論を行う
ファジー推論装置に係り、より詳細には、ファジー推論
と逆ファジー化とをメモリー部によって行うファジー推
論装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to a fuzzy inference device that performs fuzzy inference based on observed data, and more specifically, the present invention relates to a fuzzy inference device that performs fuzzy inference based on observed data, and more specifically, it relates to a fuzzy inference device that performs fuzzy inference based on observed data, and more specifically, it performs fuzzy inference and de-fuzzification using a memory unit. This invention relates to a fuzzy inference device.

従来夙挟肴 近年では、速度、あるいは角度等を検出するセンサーの
出力を、例えば速度については、速い、やや速い等の幅
をもたせた判定を行うことにより、事象の変化に対し極
めて高速に対応させることを可能にする装置として、フ
ァジー推論装置の開発が開始されている。
In recent years, it has become possible to respond extremely quickly to changes in events by determining the output of a sensor that detects speed or angle, for example, with a range of speeds such as fast, slightly fast, etc. Development of a fuzzy inference device has begun as a device that makes it possible to do this.

一般に上記のファジー推論装置においては、観測データ
ーに対応して定まるメンバーシップ値の生成をハードウ
ェアによって行っているため、それぞれのセンサーには
各々に対応するメンバーシップ値を生成するためのハー
ドウェアが設けられている。
Generally, in the above-mentioned fuzzy inference devices, hardware is used to generate membership values determined in response to observation data, so each sensor has hardware to generate membership values corresponding to each sensor. It is provided.

また、例えばMAXMIN法と呼ばれる推論を実行する
ためには、複数個用意された上記のハードウェアの各々
から送出される出力のうち、複数のルールの各ルール毎
に、導かれた複数のメンバーシップ値の最小の値を送出
するための処理回路を設けると共に、これら複数の処理
回路の出力の最大値を出力するための処理回路を設け、
この最大値をファジーにおける推論値としている。そし
てこの推論値に基づいた逆ファジー化を行うための演算
回路を設け、この演算回路の出力によって制御を行う構
成が採用されている。
In addition, in order to perform an inference called the MAXMIN method, for example, among the outputs sent from each of the above-mentioned hardware prepared above, a plurality of memberships derived for each of the plurality of rules is required. A processing circuit is provided for outputting the minimum value of the values, and a processing circuit is provided for outputting the maximum value of the outputs of the plurality of processing circuits,
This maximum value is taken as the inference value in fuzzy. A configuration is adopted in which an arithmetic circuit is provided to perform defuzzification based on this inferred value, and control is performed by the output of this arithmetic circuit.

上記の装置において、1つのルールに基づくメンバーシ
ップ値を得るためには、観測の種類毎に1つの処理回路
が必要となっている。一方フアジー推論を行う際には、
複数のルールに基づくメンバーシップ値が必要となるこ
と、および観測データーとしては2種以上のデーターを
使用することが一般的であるため、メンバーシップ値の
生成には ルール数×観測データーの種類 によって示される数の処理回路が必要となる。
In the above device, one processing circuit is required for each type of observation in order to obtain a membership value based on one rule. On the other hand, when performing fuzzy inference,
Since membership values based on multiple rules are required and it is common to use two or more types of observed data, membership values are generated by multiplying the number of rules by the type of observed data. The indicated number of processing circuits are required.

またこれらのメンバーシップ値を基としてMAXMIN
法を実行するためのハードウェアは、観測データーの種
類とルール数とが増加したとき、この増加に対応して、
ファジー推論を行う回路の規模が増大し、逆ファジー化
を行う演算回路も、同様に、その規模を大きくせざるを
得ないという問題点が生じていた。
Also based on these membership values MAXMIN
When the types of observed data and the number of rules increase, the hardware for executing the method can respond to this increase by increasing the number of rules.
The scale of the circuit that performs fuzzy inference has increased, and a problem has arisen in that the scale of the arithmetic circuit that performs de-fuzzification has to be similarly increased.

本発明は上記の課題を解決するため創案されたものであ
り、その目的は、観測データーの種類とルール数とが増
加したときにも、小規模な回路構成により操作値を出力
することのできるファジー推論装置を提供することにあ
る。
The present invention was created to solve the above problems, and its purpose is to be able to output manipulated values with a small-scale circuit configuration even when the types of observation data and the number of rules increase. The object of the present invention is to provide a fuzzy inference device.

”′ るた の 上記の課題を解決するため本発明のファジー推論装置は
、 動きを示す2つ以上の観測データーに基づいてファジー
推論を行うことにより、動きに対する操作値を出力する
構成とし、 デジタル化された観測データーがアドレス入力に導かれ
、そのデータ一出力によって操作値を示すメモリー部を
備え、 ファジー推論の方法と逆ファジー化の方法とに対応する
データーをメモリー部に予め格納しておく。
In order to solve the above-mentioned problems of Ruta, the fuzzy inference device of the present invention is configured to perform fuzzy inference based on two or more pieces of observation data indicating movement, and output a manipulated value for movement. The system is equipped with a memory section in which the converted observation data is guided to an address input and the operation value is indicated by the output of the data, and data corresponding to the fuzzy inference method and the de-fuzzification method are stored in advance in the memory section. .

、作且 運動を示す観測データーの値と、運動に対応する値を示
す操作値との関係に着目すると、ルール数、メンバーシ
ップ値の生成方法、MAXM T N法等のファジー推
論の方法、あるいは逆ファジー化のための演算の方法等
にいかなる方法を用いた場合であっても、観測データー
と操作値との関係は、1対1に対応する関係となる。こ
のことは、観測データーの値が定まると操作値が一義的
に定まることを意味している。つまりファジー推論装置
は、観測データーの値を一定の方法に従って変換する変
換装置と見なせることを意味する。
, when focusing on the relationship between the value of observation data indicating the work and motion and the operation value indicating the value corresponding to the motion, the number of rules, the method of generating membership values, the fuzzy inference method such as the MAXM T N method, or No matter what method of calculation is used for de-fuzzification, the relationship between observed data and manipulated values is a one-to-one correspondence. This means that once the observed data value is determined, the operation value is uniquely determined. This means that a fuzzy inference device can be regarded as a conversion device that converts the value of observed data according to a certain method.

そのため、ファジー推論の方法および逆ファジー化の方
法に対応するデーターが予め格納されたメモリー部のア
ドレス入力に、デジタル化された観測データーを導くこ
とにより、メモリー部の出力には、観測データーに対応
する操作値が現れることとなる。
Therefore, by leading the digitized observed data to the address input of the memory section in which data corresponding to the fuzzy inference method and the de-fuzzification method are stored in advance, the output of the memory section corresponds to the observed data. The operation value will appear.

直差員 第1図は本発明の一実施例が通用されたファジーコント
ローラーの電気的構成を示すブロック線図である。
Figure 1 is a block diagram showing the electrical configuration of a fuzzy controller to which an embodiment of the present invention is applied.

図において、支持台33上には、支持軸32により倒立
振子31が回転可能に支持されていて、支持台33に対
する倒立振子31の角度を検出する角度センサー12の
出力は、倒立振子31の支持台33に対する角度変化の
速度を検出する角速度検出用の微分回路13に導かれる
と共に、角度センサー12の出力および微分回路13の
出力は、それぞれに対応して設けられ、入力された信号
を8ビツトのデジタル信号に変換するA/D変換器14
.15に導かれている。
In the figure, an inverted pendulum 31 is rotatably supported on a support base 33 by a support shaft 32, and the output of an angle sensor 12 that detects the angle of the inverted pendulum 31 with respect to the support base 33 is determined by the support of the inverted pendulum 31. The output of the angle sensor 12 and the output of the differential circuit 13 are provided in correspondence with each other, and the input signal is converted into an 8-bit signal. A/D converter 14 that converts into a digital signal of
.. It is guided by 15.

そしてこれらA/D変換器14.15の出力は、観測デ
ーター141.151として、64キロバイトのメモリ
ー素子により構成されたメモリー部11の上位8ビツト
のアドレス入力と下位8ビツトのアドレス入力に導かれ
ている。
The outputs of these A/D converters 14.15 are led as observation data 141.151 to the upper 8 bits address input and the lower 8 bits address input of the memory section 11 constituted by a 64 kilobyte memory element. ing.

メモリー部11の8ビツトのデジタル出力は、操作値1
11.とじて、D/A変換器16を介し、駆動回路17
に導入されており、この駆動回路17の出力は、支持台
33を矢印Aの方向に移動させるための駆動部18に導
かれている。
The 8-bit digital output of the memory section 11 is the operation value 1.
11. Then, via the D/A converter 16, the drive circuit 17
The output of this drive circuit 17 is led to a drive unit 18 for moving the support base 33 in the direction of arrow A.

以上の構成からなる本発明の一実施例の動作について、
以下に説明する。
Regarding the operation of one embodiment of the present invention having the above configuration,
This will be explained below.

倒立振子31の支持台33に対する角度は、第2図に示
すように、垂直な状態にあるときを角度Oとして、図面
上人に傾いたとき(31b、 31c)には負の値とな
り、右に傾いたとき(31d)には正の値となる。また
角速度は、倒立振子31が矢印Bの方向に回転するとき
正の値となり、矢印Bとは逆方向に回転するとき負の値
となる。これらの値は、角度センサー12、および角速
度検出用の微分回路13と、A/D変換器14.15と
により、8ビツトのデジタル信号である観測データー1
41.151として、メモリー部11に導かれる。そし
てメモリー部11により、ファジー推論とその推論値に
基づく逆ファジー化が行われる。
As shown in FIG. 2, the angle of the inverted pendulum 31 with respect to the support base 33 is O when it is vertical, and it becomes a negative value when it is tilted towards the figure (31b, 31c), When it tilts to (31d), it becomes a positive value. Further, the angular velocity takes a positive value when the inverted pendulum 31 rotates in the direction of arrow B, and takes a negative value when it rotates in the opposite direction to arrow B. These values are converted into observation data 1, which is an 8-bit digital signal, by the angle sensor 12, the differential circuit 13 for detecting angular velocity, and the A/D converter 14.15.
41.151, it is led to the memory section 11. Then, the memory unit 11 performs fuzzy inference and de-fuzzification based on the inferred value.

第4図は、メモリー部11に格納するデーターを得るた
めの方法を示す説明図である。以下においては、必要に
応じて第4図を参照しつつ、メモリー部11により行わ
れるファジー推論と逆ファジー化との動作について説明
する。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a method for obtaining data to be stored in the memory section 11. In the following, the operations of fuzzy inference and de-fuzzification performed by the memory unit 11 will be explained with reference to FIG. 4 as necessary.

本実施例にといては、倒立振子31の転倒を防止するた
め、矢印CおよびDの各々の方向に対して、支持台33
を、速く、およびやや速く移動させる4種の制御と、支
持台33を移動させない制御との5種の制御を行う構成
となっている。
In this embodiment, in order to prevent the inverted pendulum 31 from falling, the support stand 33 is
The configuration is such that five types of control are performed: four types of control to move the support base 33 quickly and a little faster, and a control that does not move the support base 33.

そのため、それぞれの制御に対応するラベルを、第1〜
第5のラベル91〜95と名付け、第1のラベル91に
おいては、支持台33を矢印Cの方向に速く移動させる
必要がある場合のファジー推論を行わせ、第2のラベル
92においては、支持台33を矢印Cの方向にやや速く
動かす必要がある場合のファジー推論を行わせる。そし
て第3のラベル93は支持台33を動かす必要の無い場
合のファジー推論、第4のラベル94は支持台33を矢
印りの方向にやや速く動かす必要のある場合のファジー
推論、第5のラベル95は矢印りの方向に速く動かす必
要がある場合のファジー推論を行わせる。
Therefore, the labels corresponding to each control are
The fifth labels 91 to 95 are named, and the first label 91 performs fuzzy inference when it is necessary to move the support base 33 quickly in the direction of arrow C, and the second label 92 performs Fuzzy inference is performed when it is necessary to move the table 33 somewhat quickly in the direction of arrow C. The third label 93 is fuzzy reasoning when there is no need to move the support base 33, the fourth label 94 is fuzzy reasoning when the support base 33 needs to be moved a little faster in the direction of the arrow, and the fifth label is 95 performs fuzzy inference when it is necessary to move quickly in the direction of the arrow.

そのため第3のラベル93におけるファジー推論の推論
値開は、倒立振子3工が支持台33に対して垂直の位置
に向かうと共に、その垂直の位装置に停止する傾向が強
くなる程、その値が、最大値である値1に近づく。
Therefore, the inference value of the fuzzy inference in the third label 93 increases as the inverted pendulum moves toward a position perpendicular to the support base 33 and has a stronger tendency to stop at the vertical position. , approaches the value 1, which is the maximum value.

それは第2図にを用いて具体的に説明すると、倒立振子
31が31aの位置にあり、角速度が0に極めて近い場
合、あるいは31bの位置にあり、矢印Bの方向にやや
速い速度で回転している場合(この場合には31aの位
置まで倒立振子31が回転したとき、角速度がOに極め
て近くなる)、また31cの位置にあり、矢印Bの方向
に速く回転している場合等である(図面上右側に倒立振
子31が位置している場合にも、同様の関係が成立する
ことになる)。
To explain this in detail with reference to FIG. 2, when the inverted pendulum 31 is at position 31a and the angular velocity is extremely close to 0, or when it is at position 31b and rotates at a slightly faster speed in the direction of arrow B. (In this case, when the inverted pendulum 31 rotates to the position 31a, the angular velocity becomes extremely close to O), or when it is at the position 31c and is rotating rapidly in the direction of arrow B. (A similar relationship holds true even when the inverted pendulum 31 is located on the right side in the drawing).

そのため第3のラベル93におけるファジー推論のルー
ルの1つは、角度に対するメンバーシップ値の変化が、
第3図のaに示すように変化するとき(これは倒立振子
31が支持台33に対し垂直に極めて近い位置にあるこ
とを示している)、角速度に対するメンバーシップ値の
変化はbに示す変化となる(これは角速度が極めて0に
近い速度であることを意味している)。そしてこれら2
種のメンバーシップ値の値の小さい方の値を、第1のル
ールの出力値とする方法である。
Therefore, one of the fuzzy inference rules in the third label 93 is that the change in membership value with respect to the angle is
When the membership value changes as shown in a of FIG. 3 (this shows that the inverted pendulum 31 is in a position very close to the perpendicular to the support base 33), the change in membership value with respect to the angular velocity changes as shown in b. (This means that the angular velocity is extremely close to 0). and these 2
This is a method in which the smaller of the species membership values is set as the output value of the first rule.

また第2のルールは、角度に対するメンバーシップ値の
変化が、第3図Cに示すように変化するとき(これは倒
立振子31が支持台33に対し31bに極めて近い位置
にあることを示している)、角速度に対するメンバーシ
ップ値の変化はdに示す変化となる(これは角速度が矢
印Bの方向にやや速い速度で回転していることを意味し
ている)。そして2つのメンバーシップ値の小さい方の
値を出力値とするのは第1のルールと同様である。
The second rule is that when the membership value changes with respect to the angle as shown in FIG. ), the change in the membership value with respect to the angular velocity is the change shown in d (this means that the angular velocity is rotating at a slightly faster speed in the direction of arrow B). Similarly to the first rule, the smaller of the two membership values is set as the output value.

第3のルールは、角度に対するメンバーシップ値の変化
が、eに示すように変化するときくこれは倒立振子31
が支持台33に対し31cに極めて近い位置にあること
を示している)、角速度に対するメンバーシップ値の変
化はfに示す変化となる(これは角速度が矢印Bの方向
に速い速度で回転していることを意味している)。
The third rule is that when the change in membership value with respect to angle changes as shown in e, this is the inverted pendulum 31.
is located at a position extremely close to 31c with respect to the support base 33), and the change in membership value with respect to the angular velocity is the change shown in f (this is because the angular velocity rotates at a high speed in the direction of arrow B). ).

そして第4、第5と続くルールは、倒立振子31が31
cより左側に位置する場合と、31aより右側に位置す
る場合とのルールを示している。
And the fourth and fifth rules are that the inverted pendulum 31 is 31
The rules for the case where the position is to the left of c and the case where the position is to the right of 31a are shown.

以上のように、各ルールにおいては、角度に対するメン
バーシップ値と角速度に対するメンバーシップ値とから
、MAXMIN法を採用したとすれば、まず小さい方の
値を出力させる。ルールが第Nのルールまであることか
ら、それぞれのルールにおいて、角度に対するメンバー
シップ値をan1角速度に対するメンバーシップ値をb
nとし、出力される値をCn (1≦n≦N)とすると
、その値Cnは Cn=MIN (anSbn) として示される。
As described above, in each rule, if the MAXMIN method is adopted from the membership value for angle and the membership value for angular velocity, the smaller value is output first. Since there are rules up to the Nth rule, in each rule, the membership value for the angle is an1, the membership value for the angular velocity is b
If n is the output value and Cn (1≦n≦N), then the value Cn is expressed as Cn=MIN (anSbn).

またこれらの値Cnは、全てのルールが並行して実行さ
れることから、N個の値が出力され、それらの値の最大
の値がファジー推論値となるため、その値をM3とする
と M3=MAX (CI、C2、・・・CN)として示さ
れる。
Also, since all the rules are executed in parallel, these values Cn are output as N values, and the maximum value of these values becomes the fuzzy inference value, so if that value is M3, then M3 =MAX (CI, C2, . . . CN).

この値M3は、メモリー部11に入力される2つのA/
D変換器14.15の出力の値により定まる唯一の値で
ある。またこの値M3は、倒立振子31の倒れる度合が
低(なればなる程、1に近づ(値となっている。
This value M3 is the value of the two A/
This is the only value determined by the value of the output of the D converters 14 and 15. Moreover, this value M3 approaches 1 as the degree of inverted pendulum 31 toppling decreases.

同様にして、第1のラベル91においては、支持台33
を矢印Cの方向に速く動かさなければ倒立振子31が倒
れる度合を示すファジー推論値札が得られ、第2のラベ
ル92においては、支持台33を矢印Cの方向にやや速
く動かさなければ倒立振子31が倒れる度合を示すファ
ジー推論値札が得られ、第4および第5のラベル94.
95においては、支持台33を矢印りの方向にやや速く
、あるいは速く動かさなければ倒立振子31が倒れる度
合を示すファジー推論値M4、M5が得られる。
Similarly, in the first label 91, the support stand 33
A fuzzy inference tag indicating the degree to which the inverted pendulum 31 will fall if the support base 33 is not moved quickly in the direction of the arrow C is obtained, and in the second label 92, the inverted pendulum 31 will fall if the support base 33 is not moved somewhat quickly in the direction of the arrow C. A fuzzy inference price tag is obtained indicating the degree to which the fourth and fifth labels 94.
95, fuzzy inference values M4 and M5 are obtained that indicate the degree to which the inverted pendulum 31 will fall if the support stand 33 is not moved slightly or quickly in the direction of the arrow.

これらのファジー推論値ML M2、旧、M5は、ファ
ジー推論値M3と同様に、A/D変換器14.15の出
力に対応して一義的に定まる値である。そのため、A/
D変換器14.15の出力に対応して、M1〜M5の5
つの値が、各ラベル91〜95のファジー推論により得
られる。
These fuzzy inference values ML M2, old, and M5 are uniquely determined values corresponding to the outputs of the A/D converters 14 and 15, similar to the fuzzy inference values M3. Therefore, A/
Corresponding to the output of the D converter 14.15, 5 of M1 to M5
Two values are obtained by fuzzy inference for each label 91-95.

次にこれらの値M1〜M5に基づき、支持台33を動か
すための速度とその方向との演算である逆ファジー化を
行う。
Next, based on these values M1 to M5, inverse fuzzification, which is a calculation of the speed and direction for moving the support stand 33, is performed.

逆ファジー化は、まず各ラベル91〜95毎のファジー
推論値M1〜M5に対し、それらの値M1〜M5が0〜
lの範囲の値となっていることから、掛和算により、制
御に必要とする重み付けを行った後、重み付けられたフ
ァジー推論値の加算を行う、各ファジー推論値Ml −
M5に対する重み付けの値を一1〜W5で示し、加算結
果をXで示すと、その値XはX=WIXM1+W2xM
2・・+W5XM5となる。
In the de-fuzzification, first, for the fuzzy inference values M1 to M5 for each label 91 to 95, those values M1 to M5 are 0 to 0.
Since the values are in the range of l, weighting required for control is performed by multiplication and summation, and then the weighted fuzzy inference values are added to each fuzzy inference value Ml −
If the weighting value for M5 is indicated by -1 to W5, and the addition result is indicated by X, the value X is X=WIXM1+W2xM
2...+W5XM5.

このとき、ファジー推論値M1〜M5は、A/D変換器
14.15の出力に対して一義的に定まる値であること
と、値−1−−5が、重み付けに対応する定数であるこ
とから、掛和算の結果である値Xも、A/D変換器14
.15の出力に対応して定まる唯一の値となっている。
At this time, the fuzzy inference values M1 to M5 are values uniquely determined for the output of the A/D converter 14.15, and the values -1 to -5 are constants corresponding to weighting. , the value
.. This is the only value determined corresponding to the output of 15.

また各ラベル91〜95のファジー推論値旧〜耶に対す
る加算97を行い、その結果をYで示すと、値Yは Y=M1+M2・・・+M5 となる。そしてこれらの値X、Yに基づく演算を行う、
その結果をDで示すと、値りは D=X/Y−128 として示される(値128は8ビツトデーターの中央値
を意味する)。
Furthermore, when adding 97 is performed to the fuzzy inference values OLD to Y of each label 91 to 95 and the result is indicated by Y, the value Y becomes Y=M1+M2...+M5. Then, perform calculations based on these values X and Y.
Denoting the result as D, the value is shown as D=X/Y-128 (the value 128 means the median value of the 8-bit data).

この値りは、上記の値と同様に、A/D変換器14.1
5の出力141 、151に対応して唯一定まる値であ
ることから、メモリー部11のアドレス入力の各値毎に
、上記のファジー推論と逆ファジー化のための各種の演
算を、コンピューターを用いて葬出し、その結果りをメ
モリー部11に格納する。
This value, similar to the value above, is calculated by the A/D converter 14.1.
Since this is the only value that can be determined corresponding to the outputs 141 and 151 of 5, the various operations for the above-mentioned fuzzy inference and de-fuzzification are performed for each address input value of the memory unit 11 using a computer. The result is stored in the memory section 11.

以上に示したデーターがメモリー部11に予め格納され
ているため、A/D変換器14.15の出力141.1
51によって、倒立振子31の支持台33に対する角度
、および角速度がメモリー部11に与えられたとき、メ
モリー部11の出力には、角度と角速度とに対応して、
ファジー推論と逆ファジー化とを行った結果を示す値り
が現れ、その値りが操作値111 として送出される。
Since the data shown above is stored in the memory section 11 in advance, the output 141.1 of the A/D converter 14.15
51, when the angle and angular velocity of the inverted pendulum 31 with respect to the support base 33 are given to the memory section 11, the output of the memory section 11 is as follows corresponding to the angle and the angular velocity.
A value indicating the result of fuzzy inference and de-fuzzification appears, and that value is sent out as the operation value 111.

この操作値111が、D/A変換器16を介して駆動回
路17に導かれるため、駆動回路19は、操作値111
に従って駆動部18の駆動を行う。その結果支持台33
は、倒立振子31の状態に対応して矢印Aの方向に移動
する。
Since this manipulated value 111 is guided to the drive circuit 17 via the D/A converter 16, the drive circuit 19 receives the manipulated value 111.
The drive unit 18 is driven according to the following. As a result, the support stand 33
moves in the direction of arrow A in accordance with the state of the inverted pendulum 31.

以上の動作により、回転自在に支持された倒立振子31
の状態は、倒れることなく小刻みに揺れながらも、支持
台33に対し垂直に近い角度に維持される。
Through the above operations, the inverted pendulum 31 is rotatably supported.
This state is maintained at an angle close to perpendicular to the support base 33, although it sways slightly without falling over.

なお本発明は上記実施例に限定されることなく、メモリ
ー部11については、2種の観測データー141.15
1が導かれる場合について説明したが、3種以上のデー
ターが導かれる場合にも、同様に適用することが可能で
ある。
Note that the present invention is not limited to the above embodiments, and the memory unit 11 stores two types of observation data 141.15.
Although the case where 1 is derived has been described, the present invention can be similarly applied to the case where 3 or more types of data are derived.

また観測データー141.151を示すビット数につい
ては8ビツトの場合について説明したが、その他のビッ
ト数として、要求される観測データーの精度により、例
えば6ビツト、あるいは10ビツト等とすることが可能
である。
In addition, although the number of bits indicating observation data 141.151 has been explained in the case of 8 bits, it is possible to use other bit numbers, such as 6 bits or 10 bits, depending on the accuracy of the required observation data. be.

また観測データーの種類が増加したため、メモリー部の
ビット数を極めて多くしなければならないときには、第
5図に示すように、それぞれが8ビツトで示される観測
データー811.812.821.822の内、2種の
観測データー811.812と821.822毎に、ま
ずそれぞれに対応して設けられた64キロバイトのメモ
リー素子81.82によって第1層のファジー推論を行
い、そのファジー推論値813.823に対し、メモリ
ー素子83によって、第2Nのファジー推論と、逆ファ
ジー化とを行う構成とすることが可能である。この構成
においては、さらに多層の構成とすることも可能である
Furthermore, as the types of observation data have increased, when the number of bits in the memory section must be extremely increased, as shown in FIG. For each of the two types of observation data 811.812 and 821.822, first layer fuzzy inference is performed using the 64 kilobyte memory element 81.82 provided correspondingly, and the fuzzy inference value 813.823 is On the other hand, the memory element 83 can be configured to perform 2N-th fuzzy inference and de-fuzzification. In this structure, it is also possible to have a multilayer structure.

また観測データーの増加に対しては、第6図に示すよう
に、各々が8ビツトで示される観測データー841〜8
44を、アドレスコントローラー84を介して、例えば
32ビツトの観測データー〇内の20ビツト等の信号線
を、20ビツトの入力に対応する記憶容量のRAM85
に導くと共に、メモリーコントローラー86を介して、
このRAM85に、補助記憶装置87に予め記憶させた
データー(ファジー推論の方法と逆ファジー化の方法と
に対応するデーター)を導く仮想記憶の構成とし、観測
データー841〜844の示す値がRAM85内に無い
データーの要求を示すときには、アドレスコントローラ
ー84によってRAM85に導く信号線の切り換えを行
うと共に、対応するデーターを、補助記憶装置87から
RAM85に移動させる構成とすることが可能である。
In addition, in response to an increase in observation data, as shown in Figure 6, observation data 841 to 8, each represented by 8 bits, are
44 through the address controller 84, for example, the 20 bit signal line in the 32 bit observation data 〇 is connected to the RAM 85 with a storage capacity corresponding to the 20 bit input.
and through the memory controller 86,
This RAM 85 is configured as a virtual memory that guides data (data corresponding to the fuzzy inference method and the de-fuzzification method) stored in advance in the auxiliary storage device 87, and the values indicated by the observed data 841 to 844 are stored in the RAM 85. When indicating a request for data not found in the RAM 85, the address controller 84 can be configured to switch the signal line leading to the RAM 85 and move the corresponding data from the auxiliary storage device 87 to the RAM 85.

また倒立振子31の転倒の防止を、支持台33の5種の
移動方法(矢印Aによって示される2つの方向のそれぞ
れについて、速いとやや速いの2種の速度による移動、
および支持台33を移動させない速度0の移動)により
実行する構成について説明したが、任意の種類の移動方
法、例えば7種の移動方法により、倒立振子31の転倒
を防止する構成とすることが可能である。
In addition, to prevent the inverted pendulum 31 from falling, there are five ways to move the support stand 33 (movement at two speeds, fast and slightly fast, in each of the two directions indicated by arrow A).
Although a configuration has been described in which the inverted pendulum 31 is prevented from overturning by any type of movement method, for example, seven types of movement methods, it is possible to prevent the inverted pendulum 31 from falling. It is.

また本発明に係るファジー推論装置を倒立振子31の転
倒の防止を行うコントローラーに適用した場合について
説明したが、その他の任意の制御装置、例えば電車の走
行の制御を行う制御装置等に適用することが可能である
Further, although the fuzzy inference device according to the present invention is applied to a controller that prevents the inverted pendulum 31 from falling, it may also be applied to any other control device, such as a control device that controls the running of a train. is possible.

登匪免洟果 本発明に係るファジー推論装置は、ファジー推論におけ
る観測データーと推論値とが1対1に対応することから
、ファジー推論の方法と逆ファジー化の方法とに対応す
るデーターを予め格納したメモリー部により、観測デー
ターのデーター変換を行うと共に、その変換結果を操作
値として用いているので、観測データーの種類とルール
数とが増加したときにも、小規模な回路構成により観測
データーから操作値を得ることが可能になると共に、観
測データーの入力から操作値の出力に要する時間がメモ
リー部の遅れ時間のみとなり、操作値の出力を極めて高
速に行うこと、および無制限な数のルールやラベルの使
用、および逆ファジー化の方法の自由な選択、および観
測データーから操作値を導く途上の演算に於ける精度の
制限のないこと、および回路構成が簡単になることとク
ロックの使用を前提とするCPUを用いないことに起因
する信頼性の向上、およびデジタル化されたデーターを
扱うことからコンピューターシステムとの容易なリンク
が可能になると云う効果を併せ持つと共に、推論データ
ーが電磁的な障害等によりその一部が欠けた場合にも、
最終的な推論の結論値には決定的な相違が生じないとい
う効果と、操作値をデーター変換用のメモリーを介して
メモリー部にフィードバックしたときには、発展的にフ
ィードバックによりメンバーシップ関数の形状を修正し
たりルール自体を生成できるという効果をも有する。
The fuzzy inference device according to the present invention has a one-to-one correspondence between observed data and inferred values in fuzzy inference, so it is possible to obtain data corresponding to the fuzzy inference method and the de-fuzzification method in advance. The stored memory unit performs data conversion of observation data and uses the conversion results as operation values, so even when the types of observation data and the number of rules increase, observation data can be easily converted using a small-scale circuit configuration. In addition, the time required from inputting observation data to outputting the manipulated value is only the delay time of the memory section, making it possible to output the manipulated value at extremely high speed, and it is possible to use an unlimited number of rules. use of labels and labels, free selection of defuzzification methods, no restrictions on precision in calculations during the process of deriving operational values from observed data, simple circuit configuration, and easy use of clocks. It has the advantage of improved reliability due to not using a prerequisite CPU, and ease of linking with computer systems because it handles digitized data, as well as the ability to prevent inferred data from electromagnetic interference. Even if a part of it is missing due to
The effect is that there is no decisive difference in the final inference conclusion value, and when the operation value is fed back to the memory unit via the data conversion memory, the shape of the membership function is modified by the feedback in an evolutionary manner. It also has the effect of being able to create the rules themselves.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

・第1図は本発明の一実施例が適用されたファジーコン
トローラーの電気的構成を示すブロック線図、第2図は
倒立振子の状態を示す説明図、第3図は角度と角速度と
に対するメンバーシップ値の様子を示す説明図、第4図
は、メモリー部に格納するデーターを得るための方法を
示す説明図、第5図、第6図は、観測データーの増加に
対応するためのメモリー部の構成を示すブロック線図で
ある。 11・・・メモリー部 111・・・操作値 141・・・観測データー 151・・・観測データー
- Fig. 1 is a block diagram showing the electrical configuration of a fuzzy controller to which an embodiment of the present invention is applied, Fig. 2 is an explanatory diagram showing the state of an inverted pendulum, and Fig. 3 is a diagram showing members for angle and angular velocity. Figure 4 is an explanatory diagram showing the state of ship values, Figure 4 is an explanatory diagram showing a method for obtaining data to be stored in the memory section, Figures 5 and 6 are diagrams showing how the memory unit is used to accommodate an increase in observation data. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of FIG. 11...Memory section 111...Operation value 141...Observation data 151...Observation data

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)動きを示す2つ以上の観測データーに基づいてフ
ァジー推論を行うことにより、前記動きに対する操作値
を出力するファジー推論装置において、 デジタル化された観測データーがアドレス入力に導かれ
ると共に、そのデータ一出力により前記操作値を示すメ
モリー部を備え、 ファジー推論の方法と逆ファジー化の方法とに対応する
データーを予め前記メモリー部に格納したことを特徴と
するファジー推論装置。
(1) In a fuzzy inference device that performs fuzzy inference based on two or more pieces of observation data indicating a movement and outputs an operation value for the movement, the digitized observation data is guided to an address input, and the A fuzzy inference device, comprising a memory section that indicates the operation value by outputting data, and data corresponding to a fuzzy inference method and a de-fuzzyization method are stored in advance in the memory section.
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