JPH0385602A - ファジィ制御装置 - Google Patents
ファジィ制御装置Info
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- JPH0385602A JPH0385602A JP1223561A JP22356189A JPH0385602A JP H0385602 A JPH0385602 A JP H0385602A JP 1223561 A JP1223561 A JP 1223561A JP 22356189 A JP22356189 A JP 22356189A JP H0385602 A JPH0385602 A JP H0385602A
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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。
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、 ファジィコントローラの制御技術に関Ｌ
ＰＩＤＩＤ制御線形制御手法にさらにきめ細やかな制
御を実現するファジィ制御装置に関するものである。
ＰＩＤＩＤ制御線形制御手法にさらにきめ細やかな制
御を実現するファジィ制御装置に関するものである。
従来の技術
ファジィ制御について説明する。ファジィ制御は、 第
８図に示すように制御観測値入力部１０１から得られる
人力情報 例えば制御偏差ｅ及び、その変化率ｄｅと、
制御操作量出力部１０３から出力する操作量Ｕとの間の
関係を１ｆ−ｔｈｅｎ・・・規則として記述する場合、
次のような推論規則をファジィ推論規則記憶部１０４に
複数個用意する。
８図に示すように制御観測値入力部１０１から得られる
人力情報 例えば制御偏差ｅ及び、その変化率ｄｅと、
制御操作量出力部１０３から出力する操作量Ｕとの間の
関係を１ｆ−ｔｈｅｎ・・・規則として記述する場合、
次のような推論規則をファジィ推論規則記憶部１０４に
複数個用意する。
Ｒ１：ＩＦ ｅ ｉｓ ＺＯａｎｄ ｄｅ ｉｓ ＰＭ
ＴＨＥＮ ｕ ｉｓ ＮＭ。
ＴＨＥＮ ｕ ｉｓ ＮＭ。
Ｒ２：ＩＦ ｅ ｉｓ ｚＯａｎｄ ｄｅ ｉｓ ＰＳ
ＴＨＥＮ ｕ ｉｓ ＰＳ。
ＴＨＥＮ ｕ ｉｓ ＰＳ。
Ｒ３：ＩＦ ｅ ｉｓ ＮＳ ａｎｄ ｄｅ
ｉｓ ＮＳ ＴＨＥＮ ｕ ｉｓ ｚＯ
。
ｉｓ ＮＳ ＴＨＥＮ ｕ ｉｓ ｚＯ
。
Ｒ４：ＩＦ ｅ ｉｓ ＮＳ ａｎｄ ｃｕ
ｅ ｉｓ ＰＳ ＴＨＥＮ ｕ ｉｓ Ｐ
Ｍ。
ｅ ｉｓ ＰＳ ＴＨＥＮ ｕ ｉｓ Ｐ
Ｍ。
Ｒｎ：ＩＦ ｅ ｉｓ ＮＢ ａｎｃｌ ｄ
ｅ ｉｓ ＮＢ ＴＨＥＮ ｕ ｉｓ ＺＯ
。
ｅ ｉｓ ＮＢ ＴＨＥＮ ｕ ｉｓ ＺＯ
。
ただり、 Ｒｊ （ｊ−１，２，３，４・・・ｎ）は
ファジィ推論規則とする。
ファジィ推論規則とする。
ここでｉｆ〜の部分を前件部ｔｈｅｎ・・・の部分を後
件部と呼、Ｓ４ ｚＯ（Ｚｅｒｏ）、ＰＭ（Ｐｏｓｉ
ｔｉｖｅ Ｍｅｄｉｕｍ）及びＮＭ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ
Ｍｅｄｉｕｍ）などは規則の記述に用いる人力や出力
のファジイ数を表すラベルであり、ファジィ変数である
。第９図にその一例を示す。
件部と呼、Ｓ４ ｚＯ（Ｚｅｒｏ）、ＰＭ（Ｐｏｓｉ
ｔｉｖｅ Ｍｅｄｉｕｍ）及びＮＭ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ
Ｍｅｄｉｕｍ）などは規則の記述に用いる人力や出力
のファジイ数を表すラベルであり、ファジィ変数である
。第９図にその一例を示す。
よく用いられるファジィ変数として、ＮＢ （負に大き
い）、ＮＭ（負に中位）、ＮＳ（負に小さい）。
い）、ＮＭ（負に中位）、ＮＳ（負に小さい）。
２０ （だイタイゼｏ）、ＰＳ（正に小サイ）、 Ｐ
Ｍ（正に中位）、ＰＢ（正に大きい）等がある。第１０
図に推論規則を表したルールテーブルを示す。
Ｍ（正に中位）、ＰＢ（正に大きい）等がある。第１０
図に推論規則を表したルールテーブルを示す。
次にファジィ推論演算部１０２の機能について述べる。
いま、人力情報ｅ、 ｄｅに対する規則Ｒｊの前件部の
適合度合ω」を求める方法を、 １番目の規則Ｒ１を例
にあげて説明する。ここでμｚｏ（ｅ）、μｐｍ（ｄｅ
）は前件命題のファジイ数Ｚ○、ＰＭに対する入力情報
ｅ、 ｄｅのメンバシップ値を表す。いま第８図の制御
観測値入力部１０１からｅｏ、 ｄｅｏが入力されたと
すると、 （１） １ ＝ μｚｏ（ｅｏ）Ａ μｐｍ（ｄｅｏ）
（ただＬＡはｍｉｎ演算） そして規則Ｒ１の後件部の結論のファジイ数μｍは、
後件命題のファジイ数ＮＭのメンバシップ値μｎｍ（ｕ
）を用いて次のように求まる。
適合度合ω」を求める方法を、 １番目の規則Ｒ１を例
にあげて説明する。ここでμｚｏ（ｅ）、μｐｍ（ｄｅ
）は前件命題のファジイ数Ｚ○、ＰＭに対する入力情報
ｅ、 ｄｅのメンバシップ値を表す。いま第８図の制御
観測値入力部１０１からｅｏ、 ｄｅｏが入力されたと
すると、 （１） １ ＝ μｚｏ（ｅｏ）Ａ μｐｍ（ｄｅｏ）
（ただＬＡはｍｉｎ演算） そして規則Ｒ１の後件部の結論のファジイ数μｍは、
後件命題のファジイ数ＮＭのメンバシップ値μｎｍ（ｕ
）を用いて次のように求まる。
μｌ−ωｌＡμｎｍ（ｕ）
この様子を第１１図に示す。実数値ｅＯとｄｅｏが観測
され μｚｏ（ｅｏ）とμｐｍ（ｄｅｏ）の適合度合か
ら後件部ファジィ変数ＮＭをカット（ｍｉｎ） シて、
μｌを導出していることがわかる。
され μｚｏ（ｅｏ）とμｐｍ（ｄｅｏ）の適合度合か
ら後件部ファジィ変数ＮＭをカット（ｍｉｎ） シて、
μｌを導出していることがわかる。
推論規則Ｒｊは複数個あるので、すべての結論のファジ
イ数を結合したファジイ数は ｕＴ＝μｌＶμ２ｖμ３ｖ・・・Ｖｐｐ（ただし ■は
ｍａｘ演算） 例として第１２図に１番目の規則と２番目の規則のｍａ
ｘ演見 ｕＴ−μＩＶμ２ を示す。
イ数を結合したファジイ数は ｕＴ＝μｌＶμ２ｖμ３ｖ・・・Ｖｐｐ（ただし ■は
ｍａｘ演算） 例として第１２図に１番目の規則と２番目の規則のｍａ
ｘ演見 ｕＴ−μＩＶμ２ を示す。
このファジイ数ｕＴは制御操作量を示す結論のファジイ
数である力交 実際の制御操作量ｕｏは実数であるので
、以下に示す重み付き重心を採用すると、ｕｏ＝ （Ｓ
ｕ・μＴ（ｕ） ｄｕ） ／ （Ｓ μ、Ｔ（ｕ）
ｄｕ）となり、第８図の制御操作量出力部ｔ、Ｏａに出
力される。
数である力交 実際の制御操作量ｕｏは実数であるので
、以下に示す重み付き重心を採用すると、ｕｏ＝ （Ｓ
ｕ・μＴ（ｕ） ｄｕ） ／ （Ｓ μ、Ｔ（ｕ）
ｄｕ）となり、第８図の制御操作量出力部ｔ、Ｏａに出
力される。
一方、第１３図は一般的な線形制御構成図である。 １
０５は制御対象、 １０６は観測値のノイズ成分を除去
するフィル久 １０７は目標値と観測値との偏差を基に
制御対象を制御するコントローラ、 １０８は外乱を推
測計算する外乱演算部である。コントローラ１．０．７
ｉ＆ たとえばＫｃ（１＋１／ｓＴｉ＋５Ｔｄ） Ｋｃニゲイン Ｔｉ、Ｔｄ：時定数 Ｓ、ラプラス演算子 のようにおけ４；ＵＰＩＤ（比例＋積分十微分）コント
ローラとなる。もし積分動作をいれれば定常偏差率が良
くなる反派 即応性、安定性が悪くなる。そのた△ 微
分要素を加えることによって、位相のおくれを改善し
安定性を改善することが多い。一般にＰＩＤ制御等線形
制御手法は設計方法が確立されており、見通しがたでや
すＬ１外乱は、 もし計算等により求めることができる
ならば その影響をなくすことができる。たとえば制御
対象１０５の逆特性を求取 外乱演算部■０８で外乱を
相殺するのに必要な操作量を計算し制御対象１０５の入
力とすれば 理論上は制御系に外乱の影響は生じなｔ、
％ な抵 フィルタ１０６は移動平均法等 ディジタ
ルフィルタがよく用いられる。
０５は制御対象、 １０６は観測値のノイズ成分を除去
するフィル久 １０７は目標値と観測値との偏差を基に
制御対象を制御するコントローラ、 １０８は外乱を推
測計算する外乱演算部である。コントローラ１．０．７
ｉ＆ たとえばＫｃ（１＋１／ｓＴｉ＋５Ｔｄ） Ｋｃニゲイン Ｔｉ、Ｔｄ：時定数 Ｓ、ラプラス演算子 のようにおけ４；ＵＰＩＤ（比例＋積分十微分）コント
ローラとなる。もし積分動作をいれれば定常偏差率が良
くなる反派 即応性、安定性が悪くなる。そのた△ 微
分要素を加えることによって、位相のおくれを改善し
安定性を改善することが多い。一般にＰＩＤ制御等線形
制御手法は設計方法が確立されており、見通しがたでや
すＬ１外乱は、 もし計算等により求めることができる
ならば その影響をなくすことができる。たとえば制御
対象１０５の逆特性を求取 外乱演算部■０８で外乱を
相殺するのに必要な操作量を計算し制御対象１０５の入
力とすれば 理論上は制御系に外乱の影響は生じなｔ、
％ な抵 フィルタ１０６は移動平均法等 ディジタ
ルフィルタがよく用いられる。
発明が解決しようとする課題
このような従来例によるＰＩＤ制御装置においては 制
御対象が非線形の強いシステムの場合、適切な操作量を
出力することは困難であり、良好な制御は実現できな（
１また 外乱の予測計算をして操作量に加えて制御する
場合、定常状態では良好だ力丈 真の外乱の過度変化に
対して遅れを生じてしまし＼ その結果ＰＩＤ制御が良
好に動作しなくなる。
御対象が非線形の強いシステムの場合、適切な操作量を
出力することは困難であり、良好な制御は実現できな（
１また 外乱の予測計算をして操作量に加えて制御する
場合、定常状態では良好だ力丈 真の外乱の過度変化に
対して遅れを生じてしまし＼ その結果ＰＩＤ制御が良
好に動作しなくなる。
一方、従来のファジィ制御装置においては、 非線形な
操作量を出力することはできる力丈 ファジィ推論規則
をどのように決定すればよいかという課題がある。すな
わち多くの後件部ファジィ変数を制御操作量Ｕ軸上のど
こに設定するか見通しがつきにくく、ある程度の設計指
針が必要である。
操作量を出力することはできる力丈 ファジィ推論規則
をどのように決定すればよいかという課題がある。すな
わち多くの後件部ファジィ変数を制御操作量Ｕ軸上のど
こに設定するか見通しがつきにくく、ある程度の設計指
針が必要である。
本発明は、 かかる点に鑑みてなされたもので、ＰＩＤ
制御の操作量に対してファジィ推論を用いて補正を行し
＼ 非線形な操作量を出力することができるファジィ制
御装置を提供することを目的とする。
制御の操作量に対してファジィ推論を用いて補正を行し
＼ 非線形な操作量を出力することができるファジィ制
御装置を提供することを目的とする。
また本発明ば 外乱計算等の遅れによって起こる操作量
の異常変化を監視し補正を行うファジィ制御装置を提供
することを目的とする。
の異常変化を監視し補正を行うファジィ制御装置を提供
することを目的とする。
課題を解決するための手段
請求項１記載の発明は 制御対象を線形モデルとして制
御系を構成する線形制御演算手段と、論理的制御則によ
って推論系を構成するファジィ推論演算手段とを備え
前記線形制御演算手段（戴目標値と前記制御対象からの
観測値との偏差を人力として、単独でも前記制御対象を
制御できる演算結果を出力し 前記ファジィ推論演算手
段は前記偏差を入力として、前記線形制御演算結果の補
正量を出力し 前記線形制御演算手段の演算結果と前記
補正量をたし合わせて前記制御対象への操作量として出
力するように構成したことを特徴とする。
御系を構成する線形制御演算手段と、論理的制御則によ
って推論系を構成するファジィ推論演算手段とを備え
前記線形制御演算手段（戴目標値と前記制御対象からの
観測値との偏差を人力として、単独でも前記制御対象を
制御できる演算結果を出力し 前記ファジィ推論演算手
段は前記偏差を入力として、前記線形制御演算結果の補
正量を出力し 前記線形制御演算手段の演算結果と前記
補正量をたし合わせて前記制御対象への操作量として出
力するように構成したことを特徴とする。
前記ファジィ推論演算手段の人力にζよ 少なくとも制
御対象からの観測値の２階微分仇 あるいは制御対象か
らの観測値と目標値との偏差の２階微分値を用いるのが
好まし〜 請求項３記載の発明は 目標値と制御対象からの観測値
との偏差を入力として前記制御対象を制御する制御演算
手段と、制御対象に加わる外乱を計算してこの外乱によ
る影響を相殺する値を出力する外乱演算手段と、論理的
制御則によって推論系を構成するファジィ推論演算手段
とを（＃え 前Ｑ− 記制御演算結果と前記外乱演算結果をたし合わせて制御
対象への操作量とし 前記ファジィ推論演算手段は前記
操作量と制御対象からの観測値とを人力とし 制御状態
に異常があると推論したときのみ、 補正量を出力し操
作量にたし合わせるように構成したことを特徴とする 請求項４記載の発明は 水位を観測値とし 放流用ゲー
ト開度量を出力としてダムの水位を制御する制御演算手
段と、ダムに流れ込む流入量を計算し 前記流入量によ
る影響を相殺する値を出力する外乱演算手段と、論理的
制御則によって推論系を構成するファジィ推論演算手段
とを備え、 前記制御演算結果と前記外乱演算結果をた
し合わせて前記ゲート開度量とし 前記ファジィ推論演
算手段は前記ゲート開度量と前記水位とを入力とし制御
状態に異常があると推論したときの次 補正量を出力し
前記ゲート開度量にたし合わせるように構成したことを
特徴とする。
御対象からの観測値の２階微分仇 あるいは制御対象か
らの観測値と目標値との偏差の２階微分値を用いるのが
好まし〜 請求項３記載の発明は 目標値と制御対象からの観測値
との偏差を入力として前記制御対象を制御する制御演算
手段と、制御対象に加わる外乱を計算してこの外乱によ
る影響を相殺する値を出力する外乱演算手段と、論理的
制御則によって推論系を構成するファジィ推論演算手段
とを（＃え 前Ｑ− 記制御演算結果と前記外乱演算結果をたし合わせて制御
対象への操作量とし 前記ファジィ推論演算手段は前記
操作量と制御対象からの観測値とを人力とし 制御状態
に異常があると推論したときのみ、 補正量を出力し操
作量にたし合わせるように構成したことを特徴とする 請求項４記載の発明は 水位を観測値とし 放流用ゲー
ト開度量を出力としてダムの水位を制御する制御演算手
段と、ダムに流れ込む流入量を計算し 前記流入量によ
る影響を相殺する値を出力する外乱演算手段と、論理的
制御則によって推論系を構成するファジィ推論演算手段
とを備え、 前記制御演算結果と前記外乱演算結果をた
し合わせて前記ゲート開度量とし 前記ファジィ推論演
算手段は前記ゲート開度量と前記水位とを入力とし制御
状態に異常があると推論したときの次 補正量を出力し
前記ゲート開度量にたし合わせるように構成したことを
特徴とする。
作 用
請求項１記載の発明は 線形制御演算手段に対０−
して並列にファジィ推論演算手段を設けたことにより、
線形制御演算手段の制御操作量にファジィ推論演算手段
による補正量をたし合わせることができるので、良好な
制御を実現することができる。
線形制御演算手段の制御操作量にファジィ推論演算手段
による補正量をたし合わせることができるので、良好な
制御を実現することができる。
請求項３、４記載の発明（上 外乱等により遅れを持っ
た操作量変化と制御対象からの観測値の変化とをファジ
ィ推論を用いて監視・補正を行うことができるので、き
め細やかな制御対象の制御を行うことができる。
た操作量変化と制御対象からの観測値の変化とをファジ
ィ推論を用いて監視・補正を行うことができるので、き
め細やかな制御対象の制御を行うことができる。
実施例
第１図は、 本発明の第１実施例におけるファジィ制御
装置の構成図である。同図において、 １は目標値偏差
を人力とし 制御対象２への操作量を出力するＰＩＤコ
ントローラ、 ３はファジィコントローラ、 ４は１階
微分を表すラプラス演算子である。
装置の構成図である。同図において、 １は目標値偏差
を人力とし 制御対象２への操作量を出力するＰＩＤコ
ントローラ、 ３はファジィコントローラ、 ４は１階
微分を表すラプラス演算子である。
以上のように構成された第１実施例の制御装置を用いて
、効率的に非線形な操作量を出力できることを説明する
。
、効率的に非線形な操作量を出力できることを説明する
。
まず制御対象２を線形化して、従来手法である１
ＰＩＤコントローラ１を構成する。次にファジィコント
ローラ３を、ファジィ推論のルールテーブルを用いて作
成する。ファジィコントローラ３は目標値と観測値との
偏差と、その微分値とを人力とり、、ＰＩＤコントロー
ラｌの操作量に加えるべき補正量を出力とする。微分は
ラプラス演算子４で行う。
ローラ３を、ファジィ推論のルールテーブルを用いて作
成する。ファジィコントローラ３は目標値と観測値との
偏差と、その微分値とを人力とり、、ＰＩＤコントロー
ラｌの操作量に加えるべき補正量を出力とする。微分は
ラプラス演算子４で行う。
第２図にルールテーブルの１例を示す。入力は目標値偏
差とその微分値である。目標値偏差は式％式％（） である。中立点付近のルールの値は零（Ｚ○）にしであ
るので、ＰＩＤコントローラｌが単独で制御を行う。ま
た制御状態が大きく変化すれは、 ルールの値が補正量
としてＰＩＤコントローラｌの出力にたし合わされ 制
御対象２を制御する。
差とその微分値である。目標値偏差は式％式％（） である。中立点付近のルールの値は零（Ｚ○）にしであ
るので、ＰＩＤコントローラｌが単独で制御を行う。ま
た制御状態が大きく変化すれは、 ルールの値が補正量
としてＰＩＤコントローラｌの出力にたし合わされ 制
御対象２を制御する。
以上のように第１実施例によれば 基本的な構成はＰＩ
Ｄ制御で設計しであるので、制御状況が把握し易く、中
立点付近の定常偏差もなＬｌ さらに制御状態が大き
く変化したときは、 ファジィコ２− ントローラ３のルールが除々に作用するので操作量が突
然変化して制御状態に悪影響を及ぼすこともなく良好な
制御系が構成できる。また ファジィ制御を単独で設計
するより、はるかに効率的であり、見通しも立ち易い。
Ｄ制御で設計しであるので、制御状況が把握し易く、中
立点付近の定常偏差もなＬｌ さらに制御状態が大き
く変化したときは、 ファジィコ２− ントローラ３のルールが除々に作用するので操作量が突
然変化して制御状態に悪影響を及ぼすこともなく良好な
制御系が構成できる。また ファジィ制御を単独で設計
するより、はるかに効率的であり、見通しも立ち易い。
第３図は、 本発明の第２実施例におけるファジィ制御
装置の構成図である。同図において、 ５は目標値偏差
を入力とし 制御対象６への操作量を出力するＰＩＤコ
ントローラ、 ７はファジィコントローラ、 ８は２階
微分を表すラプラス演算子である。
装置の構成図である。同図において、 ５は目標値偏差
を入力とし 制御対象６への操作量を出力するＰＩＤコ
ントローラ、 ７はファジィコントローラ、 ８は２階
微分を表すラプラス演算子である。
以上のように構成された第２実施例のファジィ制御装置
を用いて、目標値変化に対して即応性の良い制御系が得
られることを説明する。
を用いて、目標値変化に対して即応性の良い制御系が得
られることを説明する。
まず制御対象６を線形化して、従来手法であるＰＩＤコ
ントローラ５を構成する。次にファジィコントローラ７
を、ファジィ推論のルールテーブルを用いて作成する。
ントローラ５を構成する。次にファジィコントローラ７
を、ファジィ推論のルールテーブルを用いて作成する。
ファジィコントローラ７は目標値と観測値との偏差と、
その２階微分値とを入力とＬ ＰＩＤコントローラ５
の操作量に加え３− るべき補正量を出力とする。微分は２階微分ラプラス演
算子８で行う。
その２階微分値とを入力とＬ ＰＩＤコントローラ５
の操作量に加え３− るべき補正量を出力とする。微分は２階微分ラプラス演
算子８で行う。
第４図にルールテーブルの１例を示す。入力には目標値
と観測値との偏差（目標値偏差）とその２階微分値を用
いる。目標値偏差が正 すなわち、（目標値偏差）−（
目標値）−（観測値）〉０のときで、目標値偏差の２階
微分値が負のときには、 正の補正量がＰＩＤ出力に付
加される。
と観測値との偏差（目標値偏差）とその２階微分値を用
いる。目標値偏差が正 すなわち、（目標値偏差）−（
目標値）−（観測値）〉０のときで、目標値偏差の２階
微分値が負のときには、 正の補正量がＰＩＤ出力に付
加される。
また 目標値偏差が負、すなわち、
（目標値偏差）−（目標値）−（観測値）〈０のときで
、目標値偏差が２階微分値が正のときには 負の補正量
がＰＩＤ出力に付加される。その他は補正量は零とする
。
、目標値偏差が２階微分値が正のときには 負の補正量
がＰＩＤ出力に付加される。その他は補正量は零とする
。
２階微分値は加速度量を表すので、これを補正量とする
ことにより、より過渡応答に強い制御系を構成すること
ができる。
ことにより、より過渡応答に強い制御系を構成すること
ができる。
式で表すと次のようになる。
Ｇ（ｔ） ＝ ＰＩＤ（ｔ） 十 Ｆ（ｔ
）Ｇ（ｔ）：時刻ｔの制御対象への操作量ＰＩＤ（ｔ）
：時刻ｔのＰＩＤコントローラ出力４ Ｆ（ｔ）時刻ｔのファジィコントローラ出力（補正働第
５図のようにステップ応答を計測すると、ＰＩＤ制御の
みのときに比べて補正量を加えた場合の方が立ち上がり
が早くなり、さらに整定時間も短縮される。
）Ｇ（ｔ）：時刻ｔの制御対象への操作量ＰＩＤ（ｔ）
：時刻ｔのＰＩＤコントローラ出力４ Ｆ（ｔ）時刻ｔのファジィコントローラ出力（補正働第
５図のようにステップ応答を計測すると、ＰＩＤ制御の
みのときに比べて補正量を加えた場合の方が立ち上がり
が早くなり、さらに整定時間も短縮される。
以上のように第２実施例によれば 基本的な構成はＰＩ
Ｄ制御で設計しであるので、制御状況が把握し易く、中
立点付近の定常偏差もなｌ、％ さらに観測値の２階
微分値を用いてファジィ推論の補正量を決定することに
よって即応性のある制御系を構成することができる。ま
た制御状態が大きく変化したときＣヨ ファジィコン
トローラ７のルールが除々に作用するので操作量が突然
変化して制御状態に悪影響を及ぼすこともなく良好な制
御系が構成できる。
Ｄ制御で設計しであるので、制御状況が把握し易く、中
立点付近の定常偏差もなｌ、％ さらに観測値の２階
微分値を用いてファジィ推論の補正量を決定することに
よって即応性のある制御系を構成することができる。ま
た制御状態が大きく変化したときＣヨ ファジィコン
トローラ７のルールが除々に作用するので操作量が突然
変化して制御状態に悪影響を及ぼすこともなく良好な制
御系が構成できる。
第６図は 本発明の第３実施例におけるファジィ制御装
置の構成図である。同図において、 ９は制御対象を制
御するＰＩＤコントローラ、 １０は制御対象であるダ
ｋ １１はファジィコントローラ、 １２は上流ダム
あるいは河川からダム１０へ５− 流れ込む水量、すなわち外乱を求める流入量演算部であ
る。
置の構成図である。同図において、 ９は制御対象を制
御するＰＩＤコントローラ、 １０は制御対象であるダ
ｋ １１はファジィコントローラ、 １２は上流ダム
あるいは河川からダム１０へ５− 流れ込む水量、すなわち外乱を求める流入量演算部であ
る。
以上のように構成された第３実施例の制御装置を用いて
、制御状態を監視し補正を行う手順を説明する。
、制御状態を監視し補正を行う手順を説明する。
第６図でファジィコントローラ１１がない場合を考えて
みる。ＰＩＤコントローラ９はダム水位を目標水位にす
べく制御を行っている。ダム１゜には上流からの流入量
（外乱）があり、この変動が水位を乱す原因となってい
る。そこで流入量演算部１２を用いて、水位変化とゲー
トからの放出量とから流入量を計算によって求△ その
結果をゲート開度に作用させれば まり外乱に頑強にな
るはずである。しかし実際は流入量計算に遅れがあるの
で、真の流入量に加速度的な変化あるときに偏差を生じ
る。
みる。ＰＩＤコントローラ９はダム水位を目標水位にす
べく制御を行っている。ダム１゜には上流からの流入量
（外乱）があり、この変動が水位を乱す原因となってい
る。そこで流入量演算部１２を用いて、水位変化とゲー
トからの放出量とから流入量を計算によって求△ その
結果をゲート開度に作用させれば まり外乱に頑強にな
るはずである。しかし実際は流入量計算に遅れがあるの
で、真の流入量に加速度的な変化あるときに偏差を生じ
る。
そこで、第６図のようにファジィコントローラ１１を配
置する。ファジィコントローラ１１の入力は目標水位と
現在水位との偏差と、ゲート開度である。出力はゲート
開度に付加する補正量であ６− 第７図（ａ）〜（ｄ）を併用して更に詳しくファジィコ
ントローラ１１の作用を説明する。第７図（ａ）は現在
ダム水位が目標ダム水位よりも高いときに適用されるル
ールテーブルである。ルールテーブル内でＺＯ（零）の
部分は補正量が零でＰＩＤコントローラ９のみの制御と
なる。制御状態が異常であるのは、 第７図（ｂ）のよ
うにダムの水位が上昇傾向にあるのにもかかわらず、ゲ
ート開度が減少傾向にあるときで、本来は放流量を増大
させるた吹 ゲート開度は増大傾向にあるべきである。
置する。ファジィコントローラ１１の入力は目標水位と
現在水位との偏差と、ゲート開度である。出力はゲート
開度に付加する補正量であ６− 第７図（ａ）〜（ｄ）を併用して更に詳しくファジィコ
ントローラ１１の作用を説明する。第７図（ａ）は現在
ダム水位が目標ダム水位よりも高いときに適用されるル
ールテーブルである。ルールテーブル内でＺＯ（零）の
部分は補正量が零でＰＩＤコントローラ９のみの制御と
なる。制御状態が異常であるのは、 第７図（ｂ）のよ
うにダムの水位が上昇傾向にあるのにもかかわらず、ゲ
ート開度が減少傾向にあるときで、本来は放流量を増大
させるた吹 ゲート開度は増大傾向にあるべきである。
この異常状態をルールテーブルで示すと、第７図（ａ）
のＺ○以外の部分である。これらをＰＩＤコントローラ
９に付加することによって、最終的なゲート開度とする
。式で示すと次のようである。
のＺ○以外の部分である。これらをＰＩＤコントローラ
９に付加することによって、最終的なゲート開度とする
。式で示すと次のようである。
Ｇ（ｔ） ＝ ＰＩＤ（ｔ） ＋ Ｆ（ｔ）Ｃ（ｔ）：
時刻ｔのゲート開度 ＰＩＤ（ｔ）：時刻ｔのＰＩＤコントローラ出力Ｆ（ｔ
）：時刻ｔのファジィコントローラ出カフ− 補正量Ｆ（ｔ）だけゲート開度が開くので異常状態を回
避することができる。
時刻ｔのゲート開度 ＰＩＤ（ｔ）：時刻ｔのＰＩＤコントローラ出力Ｆ（ｔ
）：時刻ｔのファジィコントローラ出カフ− 補正量Ｆ（ｔ）だけゲート開度が開くので異常状態を回
避することができる。
第７図（ｃ）は現在ダム水位が目標ダム水位よりも低い
ときに適用されるルールテーブルである。
ときに適用されるルールテーブルである。
基本的な動作は同じである。ルールテーブル内でＺＯ（
零）の部分は補正量が零でＰＩＤコントローラ９のみの
制御となる。制御状態が異常であるのは、 第７図（ｄ
）のようにダムの水位が減少傾向にあるのにもかかわら
ず、ゲート開度が増大傾向にあるときで、本来は放流量
を減少させるたムゲート開度は減少傾向にあるべきであ
る。この異常状態をルールテーブルで示すと、第７図（
Ｃ）のＺＯ以外の部分である。これらをＰＩＤコントロ
ーラ９に付加することによって、最終的なゲート開度と
する。
零）の部分は補正量が零でＰＩＤコントローラ９のみの
制御となる。制御状態が異常であるのは、 第７図（ｄ
）のようにダムの水位が減少傾向にあるのにもかかわら
ず、ゲート開度が増大傾向にあるときで、本来は放流量
を減少させるたムゲート開度は減少傾向にあるべきであ
る。この異常状態をルールテーブルで示すと、第７図（
Ｃ）のＺＯ以外の部分である。これらをＰＩＤコントロ
ーラ９に付加することによって、最終的なゲート開度と
する。
以上のように 第３実施例によれば ファジィ推論によ
って操作量と制御対象からの観測値との関係をきめ細や
かに監視することができる。また同様に補正量もなめら
かに出力することができるので、異常状態からすみやか
に復帰できる。
って操作量と制御対象からの観測値との関係をきめ細や
かに監視することができる。また同様に補正量もなめら
かに出力することができるので、異常状態からすみやか
に復帰できる。
８−
発明の詳細
な説明したように 本発明のファジィ制御装置によると
、線形制御の操作量に対してファジィ推論を用いて補正
を行し＼ 非線形な操作量を出力することができるので
、良好な制御を実現することができ、また同時にファジ
ィ推論を単独で設計する必要がないので、手間を大幅に
省くことができる。
、線形制御の操作量に対してファジィ推論を用いて補正
を行し＼ 非線形な操作量を出力することができるので
、良好な制御を実現することができ、また同時にファジ
ィ推論を単独で設計する必要がないので、手間を大幅に
省くことができる。
また 外乱計算等の遅れによって起こる操作量の異常変
化を監視し補正を行うことによって、同様に良好な制御
を実現することができる。
化を監視し補正を行うことによって、同様に良好な制御
を実現することができる。
第１図は本発明の第１実施例におけるファジィ応答阻
第６図は本発明の第３実施例におけるファジィ制御装置
の構成阻 第７図（ａ）〜（ｄ）は同ファジィ推論のル
ールテーブルとダム水位と９− ゲート開度の関係を対照して示した説明は 第８図は従
来例におけるファジィ制御装置の構成阻第１１＠ 第１
２図はファジィ推論演算を説明するための＠ 第１３図
は従来例における線形制御系の構成図である。 １、５、９・・・ＰＩＤコントローラ、 ２、６、１０
・・・制御対象、 ３、７、１１・・・ファジィコント
ローラ、 １２・・・流入量推測計算訛
第６図は本発明の第３実施例におけるファジィ制御装置
の構成阻 第７図（ａ）〜（ｄ）は同ファジィ推論のル
ールテーブルとダム水位と９− ゲート開度の関係を対照して示した説明は 第８図は従
来例におけるファジィ制御装置の構成阻第１１＠ 第１
２図はファジィ推論演算を説明するための＠ 第１３図
は従来例における線形制御系の構成図である。 １、５、９・・・ＰＩＤコントローラ、 ２、６、１０
・・・制御対象、 ３、７、１１・・・ファジィコント
ローラ、 １２・・・流入量推測計算訛
Claims (4)
- （１）制御対象を線形モデルとして制御系を構成する線
形制御演算手段と、論理的制御則によって推論系を構成
するファジィ推論演算手段とを備え、前記線形制御演算
手段は、目標値と前記制御対象からの観測値との偏差を
入力として、単独でも前記制御対象を制御できる演算結
果を出力し、前記ファジィ推論演算手段は、前記偏差を
入力として、前記線形制御演算結果の補正量を出力し、
前記線形制御演算手段の演算結果と前記補正量をたし合
わせて前記制御対象への操作量として出力するように構
成したことを特徴とするファジィ制御装置。 - （２）ファジィ推論演算手段の入力に少なくとも制御対
象からの観測値の２階微分値、あるいは制御対象からの
観測値と目標値との偏差の２階微分値を用いたことを特
徴とする請求項１記載のファジィ制御装置。 - （３）目標値と制御対象からの観測値との偏差を入力と
して前記制御対象を制御する制御演算手段と、制御対象
に加わる外乱を計算してこの外乱による影響を相殺する
値を出力する外乱演算手段と、論理的制御則によって推
論系を構成するファジィ推論演算手段とを備え、前記制
御演算結果と前記外乱演算結果をたし合わせて制御対象
への操作量とし、前記ファジィ推論演算手段は前記操作
量と制御対象からの観測値とを入力とし、制御状態に異
常があると推論したときのみ、補正量を出力し操作量に
たし合わせるように構成したことを特徴とするファジィ
制御装置。 - （４）水位を観測値とし、放流用ゲート開度量を出力と
してダムの水位を制御する制御演算手段と、ダムに流れ
込む流入量を計算してこの流入量による影響を相殺する
値を出力する外乱演算手段と、論理的制御則によって推
論系を構成するファジィ推論演算手段とを備え、前記制
御演算結果と前記外乱演算結果をたし合わせて前記ゲー
ト開度量とし、前記ファジィ推論演算手段は前記ゲート
開度量と前記水位とを入力とし、制御状態に異常がある
と推論したときのみ、補正量を出力し前記ゲート開度量
にたし合わせるように構成したことを特徴とするファジ
ィ制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1223561A JPH0385602A (ja) | 1989-08-30 | 1989-08-30 | ファジィ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1223561A JPH0385602A (ja) | 1989-08-30 | 1989-08-30 | ファジィ制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0385602A true JPH0385602A (ja) | 1991-04-10 |
Family
ID=16800091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1223561A Pending JPH0385602A (ja) | 1989-08-30 | 1989-08-30 | ファジィ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0385602A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6961627B2 (en) * | 2001-12-28 | 2005-11-01 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Control system |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61276686A (ja) * | 1985-05-31 | 1986-12-06 | 富士電機株式会社 | キルン制御方法 |
| JPS63292035A (ja) * | 1987-05-26 | 1988-11-29 | Nippon Denso Co Ltd | 自動運転制御装置 |
| JPH0335301A (ja) * | 1989-06-30 | 1991-02-15 | Omron Corp | ファジィ制御装置 |
-
1989
- 1989-08-30 JP JP1223561A patent/JPH0385602A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61276686A (ja) * | 1985-05-31 | 1986-12-06 | 富士電機株式会社 | キルン制御方法 |
| JPS63292035A (ja) * | 1987-05-26 | 1988-11-29 | Nippon Denso Co Ltd | 自動運転制御装置 |
| JPH0335301A (ja) * | 1989-06-30 | 1991-02-15 | Omron Corp | ファジィ制御装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6961627B2 (en) * | 2001-12-28 | 2005-11-01 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Control system |
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