JPH0378003A - ファジイコントローラ - Google Patents

ファジイコントローラ

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JPH0378003A
JPH0378003A JP21520789A JP21520789A JPH0378003A JP H0378003 A JPH0378003 A JP H0378003A JP 21520789 A JP21520789 A JP 21520789A JP 21520789 A JP21520789 A JP 21520789A JP H0378003 A JPH0378003 A JP H0378003A
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JP
Japan
Prior art keywords
deviation
scale
membership function
fuzzy
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP21520789A
Other languages
English (en)
Inventor
Tamio Ueda
民生 上田
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.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
Application filed by Omron Corp, Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Corp
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Publication of JPH0378003A publication Critical patent/JPH0378003A/ja
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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、フィードバック系の制御に用いられるファジ
ィコントローラに関する。
(従来の技術) ファジィコントローラにおいては、与えられる入力値の
前件部メンバーシップ関数それぞれにおける適合度を算
出し、各ルールにおいてそれら適合度の最小値である前
件部適合度を算出し、それら前件部適合度により各ルー
ルにおいて後件部メンバーシップ関数のトランケーショ
ンを行い、次に、トランケーションを行った各後件部メ
ンバーシップ関数の重ね合わせを行い、その重心位置に
対応する確定値を入力値に対して出力している。
第3図はファジィコントローラをフィードバック系の制
御に用いた場合の機能ブロック構成を示し、符号lは偏
差発生部、2は微分回路部、3はファジィ推論部、4は
前回操作量記憶部、5は制御対象である。偏差発生部l
では制御量Yと目標値rとの偏差eが算出され、微分回
路部2ではその偏差eの時間当たりの変動量である偏差
微分Δeが算出され、ファジィ推論部3で入力を偏差e
、微分偏差Δeとしてファジィ推論が行われて操作量変
化ΔUが出力され、その操作量変化ΔUに前回操作量記
憶部4から与えられる前回操作1uが加算された操作量
Uが制御対象5に与えられ、その結果としての制御IY
が制御対象5から出力されるようになっている。
第4図はフィードバック制御における制御波形を示す図
であり、時間経過に伴って、制御量Yが目標値rに近付
いていくことを示しており、制御過程において偏差eが
大きく制御量Yと目標値rとがっりあいのとれない状態
を過渡状態、つりあいのとれた状態を定常状態と定義し
ている。
(発明が解決しようとする課題) 上記のように、ファジィ推論によりフィードバック制御
を行う場合、下記のような問題点があった。
第5図は温度制御の推論に用いられるファジィルールマ
トリックス、第6図は温度制御に使用する偏差eに関す
るメンバーシップ関数を示し、偏差eはr−100°C
」から1+too°C」の範囲に7ラベルのメンバーシ
ップ関数が存在する。
過渡状態においては、順次与えられる偏差eの値の変化
幅が大きいので前件部適合度の変化も顕著なものとなる
が、定常状態においては、順次得られる偏差の値が[0
°CJr+1°CJr−2゜C」というように小さくそ
の変化幅も小さいので、前件部適合度の変化がほとんど
なくなり、これに対応して出力値もほとんど変化せず、
すなわち、定常偏差が残ることとなって定常状態におけ
る正常な制御が行われなくなってしまうものである。
上記の問題点を解決するために、メンバーシップ関数と
して幅の小さいものを用いて、偏差eの値の変化幅が小
さい場合にも前件部適合度が変化するようにすることが
考えられるが、その場合にはメンバーシップ関数の数、
それに対応するルール数が膨大なものとなり、それらの
設定に手間がかかるとともに、推論時間も長くなり、好
ましい方法とは言えなかった。
本発明は上記の事情に鑑みて行ったもので、フィードバ
ック制御における過渡状態、定常状態のそれぞれにおい
て適正な制御を可能とするファジィコントローラを提供
することを目的とする。
(課題を解決するための手段) 本発明は、このような目的を達成するために、ファジィ
コントローラを、与えられる入力変数値に対する出力変
数値を、ファジィルールおよびメンバーシップ関数に基
づいてファジィ推論により出力するファジィ推論手段と
、前記入力変数値レベルに基づいて前記メンバーシップ
関数のスケールを変更するメンバーシップ関数スケール
変更手段とを備えてなる構成とした。
(作用) 上記構成によれば、入力値レベルに対応してスケールが
変更されるメンバーシップ関数に基づいてファジィ推論
が行われる。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。第1図は本発明のファジィコントローラの全体構成を
示す機能ブロック図であり、従来例の第3図に示す部分
と同一の部分には同一の番号を付している。
本発明においては、入力変数値レベルである偏差eレベ
ルを検出するとともに、その検出値に基づいてメンバー
シップ関数のスケールを変更するメンバーシップ関数ス
ケール変更手段としてのスケール変更部10を備えてい
る。
この実施例に示すファジィコントローラは推論過程をソ
フトウェア処理するタイプのもので、ファジィ推論手段
としてのファジィ推論部3におけるファジィ推論動作、
スケール変更部10におけるスケール変更動作、微分回
路部2における微分処理動作、偏差発生部lにおける偏
差の算出動作等はマイクロコンピュータにより構成され
るCPUの動作において行われ、また、CPUの動作プ
ログラムやファジィ推論において用いるファジィルール
やメンバーシップ関数等はメモリに記憶され、また前回
操作最記憶部4もメモリにより構成されている。
次にその動作について、第2図のフローチャートを参照
して説明する。
制御対象5からの制御量Yの入力値信号があると(ステ
ップSl)、その入力値信号と目標値rとの偏差eを算
出するとともに(ステップS2)、その偏差eの微分を
行う(ステップS3)。次に過去n回における平均偏差
Eを算出しくステップS4)、次の各式に示すように、
その平均偏差Eに各定数に、、に2.に、をかけること
により偏差eのスケール5(e)、微分偏差Δeのスケ
ールS(Δe)、操作量変化分ΔUのス・ケールS(Δ
U)のそれぞれを算出する(ステップS5)。
5(e)=に、・E S(Δe)=に、・E S(Δu ) = K 3・E 上記の各係数に、、に、、KGは、制御対象5により決
まり、スケール固定の場合の過渡応答時または定常状態
時の最適なスケールが求まれば、それから算出すること
が可能である。
次に、その算出したスケールにそれぞれのメンバーシッ
プ関数のスケールを変更する(ステップS6)。上記に
おいて平均偏差Eを用いるのはノイズを除去するためで
ある。
このようにして、メンバーシップ関数のスケールの変更
が行われることにより、例えば、第6図において偏差e
におけるメンバーシップ関数のスケールがr−100°
C」から1+100°C」に至る200°Cと大きい場
合は、「0°C」[+1°CJr−26C」という偏差
eは全てメンバーシップ関数ZHのほぼ中央に位置する
が、スケールが「−5°C」から「+5°C」に至るl
00Cと小さくされる場合は、「0° CJr+l。
C,H−2°C」という偏差eは各メンバーシップ関数
に分散して位置することとなり、これによりファジィ推
論の際の前件部適合度も顕著に変化することとなる。
上記において、今回得られる偏差eが平均偏差Eより大
きい場合は今回の偏差eをEとするもので、これは外乱
や目標値変更等で偏差eが急激に大きくなった場合の応
答性の向上のためであり、さらに、平均偏差Eが設定最
小平均偏差Em + nより小さい場合は、平均偏差E
はEm i nとするもので、これは整定して平均偏差
Eがゼロになった時にスケールもゼロとなり、ハンチン
グすることを防止するためである。
そして、上記のように各メンバーシップ関数のスケール
が変更された後に、偏差eと微分偏差Δeとを入力変数
値としてファジィ推論が行われて操作量変化分ΔUが出
力され(ステップS7)、その操作量変化分ΔUが前回
操作量Uに加算され(ステップS8)、今回操作量りを
記憶した後に(ステップS9)、その操作量Uを出力す
る(ステップ510)。
上記における平均偏差Eは、過渡応答時には大きく、定
常応答時には小さくなり、これに対し、入力に関する前
件部メンバーシップ関数と、出力に関する後件部メンバ
ーシップ関数とのスケールの大小の組み合わせは下記の
ようにA、B、C,Dの4通りが考えられる。
A:入カスケール大、出カスケール大 B:人カスケール大、出カスケール小 C:入カスケール小、出カスケール大 り二人カスケール小、出カスケール小 そして、上記Aの場合は出力スケールが大であるので、
操作量変化分ΔUが大きくなって操作量U変化が大きく
なり、過渡応答時の応答性が速い。
これに対し定常応答時には、偏差eが少しある場合にも
入力がZRとみなされ、操作量変化分ΔUの出力がほと
んど無いので、定常偏差が残る。
Bの場合は、出力スケールが小であるので、操作量変化
分ΔUが小さく操作量U変化が小さくなり、過渡応答時
の応答性が遅い。これに対し定常応答時には、Aの場合
と同様に定常偏差が残る。
Cの場合は、Bの場合と同様に過渡応答時の応答性が遅
く、これに対し定常応答時には、偏差eが小さくても操
作量変化分ΔUが出力されるのでハンチングが発生する
Dの場合は、Aの場合と同様に過渡応答時の応答性が速
く、これに対し定常応答時には、偏差eが小さい場合に
小さな操作量変化分ΔUが出力されるのでハンチングが
発生することがない。
上記の内容から、過渡応答時にはAまたはCのスケール
設定が好ましく、定常応答時にはDが好適と判定でき、
このような内容に沿ってスケールの設定が行われるよう
にしてもよい。
(発明の効果) したがって本発明によれば、入力値レベルに対応してス
ケールが変更されるメンバーシップ[に基づいてファジ
ィ推論が行われるので、これにより、多数のファジィル
ールおよびメンバーシップ関数を用いることなく、例え
ばフィードバック制御等において入力値レベルに差があ
る過渡状態と定常状態との両状態ともに、適正な制御が
行えるようになった。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第2図は本発明の実施例に関し、第1図は
ファジィコントローラの機能ブロック構成図、第2図は
動作説明に供するフローチャートである。 第3図はファジィコントローラの従来例の機能ブロック
構成図、第4図はフィードバック制御における一般的制
御波形を示す説明図、第5図はフィードバック制御に用
いられる一般的ファジィルールマトリックスの説明図、
第6図は偏差に関するメンバーシップ関数を示す説明図
である。 3・・・ファジィ推論部(ファジィ推論手段)、10・
・スケール変更部(メンバーシップ関数スケール変更手
段)。 第 図 第 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)与えられる入力変数値に対する出力変数値を、フ
    ァジィルールおよびメンバーシップ関数に基づいてファ
    ジィ推論により出力するファジィ推論手段と、 前記入力変数値レベルに基づいて前記メンバーシップ関
    数のスケールを変更するメンバーシップ関数スケール変
    更手段と、 を備えてなることを特徴とするファジィコントローラ。
JP21520789A 1989-08-21 1989-08-21 ファジイコントローラ Pending JPH0378003A (ja)

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JP21520789A JPH0378003A (ja) 1989-08-21 1989-08-21 ファジイコントローラ

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JPH0378003A true JPH0378003A (ja) 1991-04-03

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ID=16668469

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JP21520789A Pending JPH0378003A (ja) 1989-08-21 1989-08-21 ファジイコントローラ

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