JPH0424738A - Learning method for prewired neuro of rule part - Google Patents
Learning method for prewired neuro of rule partInfo
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
[概要]
前件部メンバシップ関数実現部、ルール部及び後件部メ
ンバシップ関数実現部で成るファジィ制御ルールを実現
する階層ネットワーク構造に従って入力に対応する制御
出力を生ずるルール部プリワイヤニューロの学習方法に
関し、
対象システムに適合した制御を行うための学習を効率良
く行なうことを目的とし、
前件部メンバシップ関数実現部、ルール部及び後件部メ
ンバシップ関数実現部の各々に、予め持っている知識の
導入又は乱数の利用あるいは両者の併用で重み初期値を
設定した後、予め準備されたシステム学習データを使用
して前件部メンバシップ関数実現部のみを学習させるよ
うに構成する。[Detailed Description of the Invention] [Summary] A control output corresponding to an input is generated according to a hierarchical network structure that realizes a fuzzy control rule, which is composed of an antecedent membership function implementation unit, a rule unit, and a consequent membership function implementation unit. Regarding the learning method of the rule part pre-wired neuro, we have developed an antecedent membership function realization part, a rule part and a consequent part membership function realization part, with the aim of efficiently learning to perform control suitable for the target system. After setting initial weight values for each of the following by introducing prior knowledge, using random numbers, or a combination of both, only the antecedent membership function realization part is learned using system training data prepared in advance. Configure it to do so.
[産業上の利用分野]
本発明は、ファジィ制御とニューラルネットワークを融
合させたルール部プリワイヤニューロの学習方法に関す
る。[Industrial Application Field] The present invention relates to a learning method for a rule section prewired neuron that combines fuzzy control and a neural network.
ニューロを用いた情報処理にあっては、対象とするシス
テムの入カバターンと、その入カバターンに対する望ま
しい出カバターンとの組でなる学習データを階層型二−
ラルネットワークに提示して学習させ適応的な処理を行
わせる。この学習処理には特にパックプロパゲーション
法と呼ばれる処理方式が、その実用性の高さから注目さ
れている。In information processing using neurons, learning data consisting of a set of input patterns of the target system and desired output patterns for that input pattern is used in a hierarchical format.
It is presented to the physical network to learn and perform adaptive processing. In particular, a processing method called pack propagation method is attracting attention due to its high practicality in this learning process.
一方、ファジィ理論は、1960年にZadehにより
提案され、温度が「低い」とか「高い」といった人間が
行っている曖昧さに基づく思考や判断の過程をモデル化
する理論である。このファジィ理論では曖昧さを現わす
ためにメンバシップ関数を導入したファジィ集合論を数
学的基礎としている。On the other hand, fuzzy theory was proposed by Zadeh in 1960, and is a theory that models the process of thinking and judgment based on ambiguity that humans make, such as whether the temperature is "low" or "high." This fuzzy theory is mathematically based on fuzzy set theory, which introduces membership functions to represent ambiguity.
ファジィ理論の応用としては1974年にMaqmda
niがスチームエンジンの制御に用いたのを最初に、各
種のファジィ制御が行われている。As an application of fuzzy theory, in 1974 Maqmda
Various types of fuzzy control have been used since ni was first used to control steam engines.
このファジィ制御を実行するシステムは不確定なものを
扱うものであることから、制御アルゴリズムの調整や変
更等に対して適応的に対応できるような構成にしていく
必要がある。Since the system that performs this fuzzy control handles uncertain things, it is necessary to have a configuration that can adaptively respond to adjustments and changes in the control algorithm.
[従来の技術]
一般に、ファジィ制御システムを構築するには、以下の
ような手続きを取る。[Prior Art] Generally, the following procedure is taken to construct a fuzzy control system.
■熟練操作員の持つ「もし温度が高ければ、火を小さく
するj等の曖昧な制御規則を得る。■Experienced operators have vague control rules such as ``If the temperature is high, reduce the fire.''
■制御規則の中の言葉(命題)の意味をメンバシップ関
数という形で定量化し、制御規則をr IF〜THE
N〜」
型のルール表現で記述する。■The meaning of the words (propositions) in the control rule is quantified in the form of a membership function, and the control rule is
Describe using a rule expression of the type “N~”.
■シミュレーションや現地テストによる検査を行う。■Conduct inspections through simulations and on-site tests.
■検査結果を評価し、メンバシップ関数や規則の改良を
行う。■Evaluate inspection results and improve membership functions and rules.
更に詳細に説明すると、ファジィ制御ルールは、例えば
、
rif 1. is big and x2is sm
all then7、 is bigJ
と記述される。ここでIF部は前件部と呼ばれ、温度等
の制御状態量(制御入力)についての条件を記述する部
分である。またTHEN部は後件部と呼ばれ、操作端等
の制御操作量(制御出力)についての条件を記述する部
分である。To explain in more detail, the fuzzy control rules are, for example, rif 1. is big and x2is sm
It is written as all then7, is bigJ. Here, the IF section is called an antecedent section, and is a section that describes conditions regarding control state quantities (control inputs) such as temperature. Further, the THEN section is called a consequent section, and is a section that describes the conditions regarding the control operation amount (control output) of the operating terminal, etc.
ファジィ制御では、対象システムの制御論理として用意
される複数のファジィ制御ルールを管理すると共に、各
ファジィ制御ルール中に記述される「大きい」とか「小
さい」とかいうような曖昧な言語表現の意味をメンバシ
ップ関数として定量化して管理する。Fuzzy control manages multiple fuzzy control rules prepared as the control logic of the target system, and also manages the meaning of ambiguous linguistic expressions such as "large" or "small" written in each fuzzy control rule. Quantify and manage it as a ship function.
完成したファジィ制御システムの制御手順は次のように
なる。The control procedure of the completed fuzzy control system is as follows.
■制御対象から温度等の制御状態量が入力されると、設
定している前件部のメンバシップ関数に従って真理値を
算出する。■When a controlled state quantity such as temperature is input from the controlled object, the truth value is calculated according to the membership function of the antecedent part that has been set.
■次に、最小値を選択する等の前件部演算に従って、各
ファジィ制御ルールにおける後件部に対しての適用値を
決定する処理を実行する。例えば、r x、 ig b
igJ の真理値=0.8r l2is small
Jの真理値=0.5である場合には、最小値を選択する
前件部演算に従って、真理値=0.5をそのファジィ制
御ルールの後件部に対しての適用値として出力するよう
に処理する。(2) Next, in accordance with the antecedent computation such as selecting the minimum value, a process is executed to determine the value to be applied to the consequent in each fuzzy control rule. For example, r x, ig b
Truth value of igJ = 0.8r l2is small
When the truth value of J = 0.5, the truth value = 0.5 is output as the applied value to the consequent part of the fuzzy control rule according to the antecedent part operation that selects the minimum value. to be processed.
■続いて、同一の制御操作量となる後件部のメンバーシ
ップ関数に対する前件部からの入力値(適用値)から出
力適用値を決定する処理を実行する。(2) Next, a process is executed to determine an output application value from the input value (applied value) from the antecedent part to the membership function of the consequent part, which has the same amount of control operation.
例えば、2つのファジィ制御ルールにより、r y+
is bigJの適用値=0.5「Ft is big
Jの適用値=0.6が得られた場合、最大値を選択する
後件部演算に従って、適用値=0.6を選択決定する。For example, with two fuzzy control rules, r y+
Applicable value of is big J = 0.5 "Ft is big
When the applied value of J=0.6 is obtained, the applied value=0.6 is selected and determined according to the consequent operation that selects the maximum value.
■続いて、決定された適用値に従って制御操作量のメン
バーシップ関数を縮小(又は拡大)すると共に、同一の
制御操作量についてのメンバーシップ関数の関数部の図
形の重心を求める等の処理を行ってファジィ推論値であ
る制御操作量を算出して出力する。■Subsequently, the membership function of the control operation amount is reduced (or expanded) according to the determined applied value, and the center of gravity of the figure of the function part of the membership function for the same control operation amount is calculated. The control operation amount, which is a fuzzy inference value, is calculated and output.
ところで、ファジィ制御ルールは、熟練操作員の持つ知
識に従って生成されることを予定しており、最初から最
適制御を実現できるファジィ制御ルールを確立すること
は困難である。従って、生成したファジィ制御ルールを
シミュレーションや現地テストにより評価しながら試行
錯誤的に改良していくという手順をとらざるを得ない。By the way, fuzzy control rules are planned to be generated according to the knowledge possessed by a skilled operator, and it is difficult to establish fuzzy control rules that can realize optimal control from the beginning. Therefore, it is necessary to improve the generated fuzzy control rules through trial and error while evaluating them through simulations and field tests.
そこで本願発明者等にあっては、ニューロの適用により
ファジィ制御ルールの実現する階層ネットワーク構造、
即ちルール部プリワイヤニューロを使用した適用型のフ
ァジィ制御システムを提案している(特願平2−602
56号「階層ネットワーク構成データ処理装置及びデー
タ処理システム」)。Therefore, the inventors of the present invention developed a hierarchical network structure that realizes fuzzy control rules by applying neurology.
In other words, we have proposed an adaptive fuzzy control system using pre-wired neuro in the rule section (Patent Application No. 2-602).
No. 56 "Hierarchical Network Configuration Data Processing Device and Data Processing System").
即ち、ルール部プリワイヤニューロは、前件部メンバシ
ップ関数実現部、ルール部及び後件部メンバシップ関数
で成るファジィ制御ルールを実現する階層ネットワーク
構成をもつ。That is, the rule part prewire neuro has a hierarchical network configuration that realizes a fuzzy control rule consisting of an antecedent part membership function realization part, a rule part, and a consequent part membership function.
このルール部プリワイヤニューロによるファジィ制御ル
ールの自動抽出を考えると、以下のような手続きを取れ
ばよい。Considering the automatic extraction of fuzzy control rules by the pre-wired neuron of the rule section, the following procedure may be taken.
■ルール部プリワイヤニューロのメンバシップ関数を設
定する。■Set the membership function of the rule section prewire neuro.
■ルール部プリワイヤニューロに、対象システムの入カ
バターンとその入カバターンに対する望ましい出カバタ
ーンの組とを提示して学習させる。■The rule section prewire neuro is presented with the input pattern of the target system and a set of desirable output patterns for that input pattern, and is made to learn.
■ルール部の結線の重みを解析することにより対象シス
テムについての最適ファジィ制御ルールを抽出する。■Extract the optimal fuzzy control rule for the target system by analyzing the weights of connections in the rule section.
[発明が解決しようとする課題]
しかしながら、ルール部プリワイヤニューロについてフ
ァジィ制御ルールを抽出させるために行われる学習は、
前件部メンバシップ関数部、ルール部及び後件部メンバ
シップ関数実現部の重みを含め、どのようにして学習を
行わせるかの学習方法が決っておらず、ロール部プリワ
イヤニューロの性能を最大限に引き出すことのできる効
率の良い学習法の構築が必要となっている。[Problems to be Solved by the Invention] However, the learning performed for extracting fuzzy control rules for the rule section pre-wired neuron is
The learning method for learning, including the weights of the antecedent membership function part, rule part, and consequent part membership function realization part, has not been determined, and the performance of the roll part prewire neuron has not yet been determined. There is a need to develop efficient learning methods that can bring out the best in students.
本発明は、このような状況に鑑みてなされたもめで、対
象システムに適合した制御を行うための学習を効率良く
行なうことのできるルール部プリワイヤニューロの学習
方法を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a learning method for a rule section pre-wired neuron that can efficiently perform learning for performing control suitable for a target system. .
[課題を解決するための手段] 第1図は本発明の原理説明図である。[Means to solve the problem] FIG. 1 is a diagram explaining the principle of the present invention.
まず本発明は、前件部メンバシップ関数実現部10.1
又は複数階層でなるルール部12及び後件部メンバシッ
プ関数実現部14でなる階層ネットワーク構造を有し、
ルール部12は前段の前件部メンバシップ関数実現部1
0及び又は後段の後件メンバシップ関数実現部14との
間の全ユニット間を内部結合せずに制御ルールに従って
一部を内部結合して成り、入力される制御状態量(Xl
。First, the present invention provides antecedent membership function realization unit 10.1
Or it has a hierarchical network structure consisting of a rule part 12 and a consequent part membership function realization part 14 which are made up of multiple hierarchies,
The rule part 12 is the previous antecedent part membership function realization part 1
0 and/or the subsequent consequent membership function realization unit 14, some of them are internally coupled according to the control rule without internally coupling all the units with
.
X2+ ・・・X7)に対応する1又は複数の制御操
作量(Y)を出力するルール部プリワイヤニューロを対
象とする。The target is a rule section pre-wired neuro that outputs one or more control operation amounts (Y) corresponding to X2+...X7).
このようなルール部プリワイヤニューロの学習方法とし
て本発明にあっては、
[第1過程]
前件部メンバシップ関数実現部10、ルール部12及び
後件部メンバシップ関数実現部14の各々に重み初期値
を設定する;
[第2過程]
予め準備された学習データを使用して前件部メンバシッ
プ関数実現部10のみをを学習させる;とする処理過程
を備えた学習方法を構成する。In the present invention, as a learning method for such a rule part pre-wired neuron, [First step] Each of the antecedent part membership function realization part 10, the rule part 12, and the consequent part membership function realization part 14 is Setting initial weight values; [Second process] A learning method is configured that includes a process of learning only the antecedent membership function realizing unit 10 using training data prepared in advance.
ここで第1過程の重み初期値の設定方法としては、前件
部メンバシップ関数実現部10、ルール部12及び後件
部メンバシップ関数実現部14の各々に予め持っている
知識(図中は「先験的知識」として示す)に基づいて作
成された重み初期値を設定する。Here, as a method of setting the initial weight values in the first process, the knowledge (in the figure Set the initial weight values created based on the information (shown as "a priori knowledge").
また第1過程の重み初期値の他の設定方法としては、前
件部メンバシップ関数実現部10に乱数を用いて作成さ
れた重み初期値を設定し、ルール部12及び後件部メン
バシップ関数実現部14には予め持っている知識に基づ
いて作成された重み初期値を設定する。更に、第1過程
における前件部メンバシップ関数実現部10の他の重み
初期値の設定方法としては、予め持っている知識で設定
可能な重みは該知識で初期設定し、その他は乱数を用い
て初期設定しても良い。Another method for setting the initial weight values in the first process is to set the initial weight values created using random numbers in the antecedent membership function implementation unit 10, and then The implementation unit 14 is set with initial weight values created based on knowledge held in advance. Furthermore, as another method of setting the initial weight values of the antecedent membership function realization unit 10 in the first step, weights that can be set based on knowledge held in advance are initialized using this knowledge, and other weights are set using random numbers. You can also make initial settings.
更にまた、第2過程による学習開始時に、前記前件部メ
ンバシップ関数実現部10の結線毎に設けられた学習フ
ラグをオンすると共に、前記ルール部12及び後件部メ
ンバシップ関数実現部14の結線毎に設けられた学習フ
ラグをオフし、オン状態にある学習フラグを有する結線
の重み値のみを学習処理により最適化する。Furthermore, at the start of learning in the second process, a learning flag provided for each connection of the antecedent membership function realization section 10 is turned on, and the learning flag of the rule section 12 and the consequent membership function realization section 14 is turned on. The learning flag provided for each connection is turned off, and only the weight values of the connections having the learning flag in the on state are optimized through learning processing.
[作用]
このような構成を備えた本発明のルール部プリワイヤニ
ューロの学習方法によれば次の作用が得られる。[Operations] According to the learning method of the rule section pre-wired neuron of the present invention having such a configuration, the following operations can be obtained.
まず、ルール部プリワイヤニューロの前件部メンバシッ
プ関数実処部に対し予め持っている知識に基づいた重み
初期値の設定又は乱数を用いた重み初期値の設定あるい
は両者を併用した設定を行ない、ルール部及び後件部メ
ンバシップ関数実現部に対しては予め持っている知識に
基づいた重み初期値の設定を行なう。First, for the antecedent membership function execution part of the rule part prewire neuro, set the initial weight value based on the knowledge you have in advance, set the initial weight value using random numbers, or set the initial weight value using a combination of both. , initial weight values are set for the rule part and the consequent part membership function realization part based on knowledge held in advance.
続いて、学習処理を起動し、学習用の入カバターンをル
ール部プリワイヤニューロに提示し、ルール部プリワイ
ヤニューロからの出カバターンがが、入カバターンに対
し望ましい出カバターンとなる学習量カバターン(教師
信号)に略一致するように初期設定した重み値を修正す
る例えばパックプロパゲーション法による学習を前件部
メンバシップ実現部に対してのみ行う。Next, the learning process is started, the input cover turn for learning is presented to the rule section pre-wire neuron, and the output cover turn from the rule section pre-wire neuron is the learning amount cover turn (the teacher For example, learning using a pack propagation method is performed only on the antecedent membership realization unit, in which the initially set weight values are corrected so as to substantially match the signal).
このようにルール部プリワイヤニューロの内の前件部メ
ンバシップ関数実現部のみを学習させることにより、予
め持っている知識を導入して初期設定を行ったルール部
及び後件部メンバシップ関数実現部の重みを有効に活か
しながら、前件部メンバシップ関数実現部の重み調整が
できる。In this way, by learning only the antecedent part membership function realization part of the rule part pre-wired neuron, we can realize the rule part and consequent part membership function with initial settings by introducing pre-existing knowledge. It is possible to adjust the weight of the antecedent membership function realization part while effectively utilizing the weight of the part.
また予め持っている知識を導入した前件部メンバシップ
関数実現部の重みの初期設定により、学習効率を高める
ことができる。In addition, learning efficiency can be improved by initializing the weights of the antecedent membership function realizing section into which pre-existing knowledge is introduced.
更に、乱数を利用した前件部メンバシップ関数実現部の
重みの初期設定により、ニューロによる学習機能を最大
限に引き出すことができる。Furthermore, by initializing the weights of the antecedent membership function realization unit using random numbers, it is possible to maximize the neuro-based learning function.
[実施例]
第2図は本発明によるルール部プリワイヤニューロの学
習方法の第1実施例における処理手順を示した学習動作
フロー図である。この第2図の学習処理の対象となるル
ール部プリワイヤニューロは、例えば第3図に示す前件
部メンバシップ関数実現部10、ルール部12、及び後
件部メンバシップ関数実現部14(重心計算実現部18
を含む)で成るファジィルールを実現するための階層ネ
ットワーク構造を有する。[Embodiment] FIG. 2 is a learning operation flowchart showing the processing procedure in the first embodiment of the learning method for the rule section pre-wire neuro according to the present invention. The rule section pre-wired neuron that is the target of the learning process in FIG. Calculation realization unit 18
It has a hierarchical network structure for realizing fuzzy rules consisting of
ここでルール部プリワイヤニューロとは、ルール部12
が前段の前件部メンバシップ関数実現部10及び又は後
段の後件メンバシップ関数実現部14との間の全ユニッ
ト間を内部結合せずに制御ルールに従って一部を内部結
合したネットワーク構造を有し、階層ユニット間の全て
を内部結合したルール部全結合ニューロに対比される。Here, the rule section pre-wire neuro means the rule section 12.
has a network structure in which all the units between it and the antecedent membership function realization unit 10 in the previous stage and/or the consequent membership function realization unit 14 in the subsequent stage are internally coupled in accordance with the control rule. This is compared to a rule-part fully connected neuron that internally connects everything between hierarchical units.
第2図の学習処理にあっては、次のステップS1〜S6
から成る処理を行なう。In the learning process in FIG. 2, the following steps S1 to S6
Performs processing consisting of.
[ステップSL] 前件部メンバシップ関数実現部10の重みCab。[Step SL] Weight Cab of the antecedent membership function realization unit 10.
Cbcを与えられたメンバシップ関数を実現するように
予め持っている知識を導入して初期設定する。Initial settings are made by introducing knowledge that is previously held so as to realize a membership function given Cbc.
[ステップS2]
ルール部12の重みCcd、 Cdeを与えられたフ
ァジィルールを実現するように予め持っている知識を導
入して初期設定する。[Step S2] Previous knowledge is introduced and initialized so as to realize the fuzzy rule given the weights Ccd and Cde of the rule section 12.
[ステップS3]
後件部メンバシップ関数実現部14の重みCelを、与
えられたメンバシップ関数を実現するように予め持って
いる知識を導入して初期設定する。[Step S3] The weight Cel of the consequent membership function realization unit 14 is initialized by introducing knowledge held in advance so as to realize the given membership function.
[ステップS4]
重心計算実現部18の重みCfgを重心計算を実現する
ように初期設定する。[Step S4] The weight Cfg of the center of gravity calculation implementation unit 18 is initialized so as to realize the center of gravity calculation.
[ステップS5]
学習処理を行なうフェーズ毎のニューロングループ対応
表(学習対象となるニューロングループ即ち階層を指定
するテーブル)及びニューロングループの結線対応表(
ユニットのグループに入力する結線のグループを示すテ
ーブル)の設定を行なう。即ち、本発明にあっては学習
対象となるのは前件部メンバシップ関数実現部10のみ
であることから、フェーズ・グループ対応表によって前
件部メンバシップ関数実現部を構成する階層、具体的に
はニューロングループが設定される。[Step S5] Create a neuron group correspondence table for each phase in which the learning process is performed (a table that specifies the neuron group to be learned, that is, a hierarchy) and a neuron group connection correspondence table (
(table showing the connection groups to be input to the unit group). That is, in the present invention, since only the antecedent membership function realization unit 10 is to be learned, the layers and specific details of the antecedent membership function realization unit are determined by the phase-group correspondence table. A neuron group is set for .
[ステップS6コ
学習スケジューラを起動してパックプロパゲーション法
により学習処理を行なう。[Step S6] Start the learning scheduler and perform learning processing using the pack propagation method.
以下、第2図の学習動作フローに示したステップ81〜
S6のそれぞれに分けて詳細に説明する。Hereinafter, steps 81 to 81 shown in the learning operation flow of FIG.
Each of S6 will be explained in detail.
[ルール部プリワイヤニューロの構成コ本発明の対象と
なるルール部プリワイヤニューロは、例えば、第3図に
示すファジィルールを実現可能な階層ネットワーク構造
を有する。[Structure of Rule Section Prewire Neuron] The rule section prewire neuron to which the present invention is applied has, for example, a hierarchical network structure capable of realizing the fuzzy rules shown in FIG. 3.
第3図において、各部に示したノードは1つの基本ユニ
ットを構成しており、基本ユニットは黒丸で示すシグモ
イド関数ユニットと、白丸で示す線形関数ユニットの2
種が使用されている。In Figure 3, the nodes shown in each part constitute one basic unit, and the basic unit consists of two functions: a sigmoid function unit shown by a black circle, and a linear function unit shown by a white circle.
seeds are used.
第4図は第3図におけるルール部プリワイヤニ二一口に
おける基本ユニットの構成を取り出して示す。FIG. 4 shows the configuration of the basic unit in the rule section pre-wiring unit 2 in FIG. 3.
第4図において、基本ユニット2oは多大カー出力系を
構成しており、複数の入力に対し各々内部結合の重み値
を乗算する乗算部22と、乗算部22の乗算結果を加算
する加算部24と、加算部24の出力に閾値処理を施す
閾値処理部26とで構成される。In FIG. 4, the basic unit 2o constitutes a multi-car output system, including a multiplication section 22 that multiplies a plurality of inputs by weight values of internal connections, and an addition section 24 that adds the multiplication results of the multiplication sections 22. and a threshold processing section 26 that performs threshold processing on the output of the addition section 24.
ここで、前段層をh層、後段層をi層とすると、乗算部
22と加算部24は下記の(1)式の演算を実行し、ま
た閾値処理部26は下記の(2)式の演算を実行する。Here, assuming that the first layer is the h layer and the second layer is the i layer, the multiplication section 22 and the addition section 24 execute the calculation of the following equation (1), and the threshold processing section 26 executes the calculation of the following equation (2). Perform calculations.
Xn1=ΣVphW+h (
1)に
V 、、= 1 / (1+ e −’ロト”’ )
(2)但し、
h :h層のユニット番号
i :i層のユニット番号
p :入力信号のパターン番号
θ1 ・i層の1番ユニットの閾値
W、、:h−i層間の内部結合の重み値x、、:h層の
各ユニットからi層の1番ユニットへの入力の積和
y、h:p番目のパターンの入力信号に対するh層の6
番ユニットからの出力
V−1:p番目パターンの入力信号に対するi層の1番
ユニットからの出力
ここで、前記(2)式はシグモイド関数として知られて
おり、第3図のルール部プリワイヤニューロに示した黒
丸の基本ユニットの閾値処理部26が前記(2)式のシ
グモイド関数に従った閾値処理を行なう。Xn1=ΣVphW+h (
1) to V,, = 1 / (1+ e - 'Loto'')
(2) However, h: Unit number of the h layer i: Unit number of the i layer p: Input signal pattern number θ1 ・Threshold value W of the 1st unit of the i layer, , : Weight value of internal connection between h-i layer x, , : sum of products of inputs from each unit of h layer to the 1st unit of i layer y, h: 6 of h layer for input signal of p-th pattern
Output from No. 1 unit V-1: Output from No. 1 unit of i layer in response to input signal of p-th pattern. Here, the above equation (2) is known as a sigmoid function, and the rule section pre-wire in FIG. The threshold processing section 26 of the basic unit indicated by the black circle in the neuro section performs threshold processing according to the sigmoid function of equation (2).
これに対し、閾値処理部26に
’l y I= X D
となる線形関数を設定したものが第3図における白丸の
線形関数ユニットとなる。但し、前件部メンバシップ関
数実現部10の最初のユニットとなる入力部は制御用入
力を単に2つに分離するに過ぎず、ユニットとしての機
能は不要である。On the other hand, a linear function unit in which 'ly I=X D is set in the threshold value processing section 26 becomes a linear function unit indicated by a white circle in FIG. However, the input section, which is the first unit of the antecedent membership function realization section 10, merely separates the control input into two, and does not need to function as a unit.
この第4図の基本ユニットのハードウェアは特願昭63
−2685号の「ネットワーク構成データ処理装置」に
示される。The hardware of the basic unit shown in Fig. 4 is a patent application filed in 1983.
No.-2685 entitled "Network Configuration Data Processing Apparatus".
再び第3図を参照してルール部プリワイヤニューロの各
部の構成を説明する。Referring again to FIG. 3, the configuration of each part of the rule section pre-wire neuro will be explained.
まず前件部メンバシップ関数実現部10は、各入力変数
X+ ; X2 、 ・・・Xnを入力とし、入力変
数Xn〜Xnのメンバシップ関数のグレード値を出力す
る。図では簡単のため、各メンバシップ関数は1変数関
数としているが、多変数関数であってもよい。つまり変
数XnとX2を入力としてXs &X2 (SA)とい
うメンバシップ関数であっても良い。First, the antecedent membership function realization unit 10 receives each input variable X+; In the figure, each membership function is a one-variable function for simplicity, but it may be a multi-variable function. In other words, it may be a membership function of Xs &X2 (SA) with variables Xn and X2 as inputs.
ルール部12は前件部ルール部12−1と後件部ルール
部12−2で構成される。前件部ルール部12−1は、
入力変数Xn〜Xnのメンバシップ関数X + (S
A ) 〜X n (L A )のグレード値を入力
として、各ルールのグレード値を出力する。The rule section 12 includes an antecedent section rule section 12-1 and a consequent section rule section 12-2. The antecedent part rule part 12-1 is
Membership function X + (S
The grade values of A) to Xn(LA) are input, and the grade values of each rule are output.
また後件部ルール部12−2は、ルールのグレード値L
H3−1〜LH3−nを入力として出力変数のメンバシ
ップ関数y (SA)〜y(LA)のグレード値を出力
する。Further, the consequent part rule part 12-2 contains the grade value L of the rule.
H3-1 to LH3-n are input, and grade values of membership functions y(SA) to y(LA) of output variables are output.
更に後件部メンバシップ関数実現部14(重心計算実現
部16を含む)は、出力変数のメンノくシップ関数V
(SA)〜V (LA)のグレード値を入力して、出力
変数Yの値を出力する。Furthermore, the consequent membership function realization unit 14 (including the centroid calculation realization unit 16) calculates the membership function V of the output variable.
Input the grade values of (SA) to V (LA) and output the value of the output variable Y.
ここで、前件部ルール部12−1と後件部ルール部12
−2を合わせたルール部12は、入力も出力もメンバシ
ップ関数のグレード値であるので、これをカスケード結
合することができ、多段推論が可能である。Here, the antecedent part rule part 12-1 and the consequent part rule part 12
Since both the input and output of the rule unit 12 including -2 are the grade values of the membership function, these can be cascaded and multi-stage inference is possible.
また、各モジュール10.12−1.12−2゜14間
を結ぶニューロンは共用できる。例えば前件部メンバシ
ップ関数実現部10の出力ニューロンと前件部ルール部
12−1の入力ニューロンは実際には同じものでよい。Further, the neurons connecting each module 10.12-1.12-2.14 can be shared. For example, the output neuron of the antecedent membership function implementation unit 10 and the input neuron of the antecedent rule unit 12-1 may actually be the same.
更に第3図では各ユニットを1つのニューロとして説明
しているが、ユニットの機能が特定できているものにつ
いてはニューロとせすにユニ・ソト機能を実現するゲー
ト回路、演算器等としても良い。Further, in FIG. 3, each unit is explained as one neuron, but if the function of the unit is specified, it may be a gate circuit, arithmetic unit, etc. that realizes a uni-soto function instead of a neuron.
第5A図は本発明のルール部プリワイヤニューロの具体
的実施例を示したもので、入力Xn、X2の2つを与え
て制御出力Yを得る場合を例にとっており、この第5A
図を参照して各部の構成を詳細に説明すると次のように
なる。FIG. 5A shows a specific embodiment of the rule section pre-wired neuron of the present invention, taking as an example a case where two inputs, Xn and X2, are given to obtain a control output Y.
The configuration of each part will be explained in detail with reference to the drawings as follows.
入力部16は分離ユニット28−1.28−2で構成さ
れ、入力Xn、X2を2つに分けて前件部メンバシップ
関数実現部10に与える。The input section 16 is composed of separation units 28-1 and 28-2, which divides the inputs Xn and X2 into two and supplies them to the antecedent membership function realization section 10.
前件部メンバシップ関数実現部10は4つのシグモイド
関数ユニット30−1〜30−4と、各シグモイド関数
ユニット30−1〜30−4の出力を入力した同じく4
つの線形関数ユニット321〜32−4で構成される。The antecedent membership function realization unit 10 has four sigmoid function units 30-1 to 30-4, and four sigmoid function units 30-1 to 30-4, which input the outputs of each sigmoid function unit 30-1 to 30-4.
It is composed of linear function units 321 to 32-4.
ルール部12は8つのファジィルールを実現するシグモ
イド関数ユニット34−1〜34−8を備え、各シグモ
イド関数ユニット34−1〜34−8に対する前件部ノ
ンバシップ関数実現部10からは各ファジィルールの記
述に従った結線が行なわれている。シグモイド関数ユニ
ット34−1〜34−8の出力はファジィルールに従っ
た後件部演算を行なう線形関数ユニット36−1.36
2にファジィルールに従って結線されている。The rule unit 12 includes sigmoid function units 34-1 to 34-8 that realize eight fuzzy rules, and the antecedent non-baship function realization unit 10 for each sigmoid function unit 34-1 to 34-8 outputs the sigmoid function units 34-1 to 34-8 for each fuzzy rule. Wiring is done according to the description. The outputs of the sigmoid function units 34-1 to 34-8 are linear function units 36-1 and 36 that perform consequent operations according to fuzzy rules.
2 are connected according to fuzzy rules.
後件部メンバシップ関数実現部14は9つの線形関数ユ
ニッ)38−1〜38−9で構成されており、ルール部
12がら出方される2種の出力値(グレード値)に基づ
いて、メンバシップ関数を縮小(または拡大)すると共
に縮小(または拡大)した2種のメンバシップ関数の関
数和を算出する。The consequent membership function realization unit 14 is composed of nine linear function units) 38-1 to 38-9, and based on two types of output values (grade values) output from the rule unit 12, The membership function is reduced (or expanded) and the function sum of the two types of reduced (or expanded) membership functions is calculated.
更に、重心計算実現部18は重心決定要素出方装置40
と重心算出装置42で構成される。重心決定要素出力装
置40は線形関数ユニッ)40−1.40−2のそれぞ
れで後件部メンバシップ関数実現部14からの出力の重
み付は総和を重心算出要素Y 1. Y 2として求め
る。また、重心算出装置42は重心決定要素出方装置4
oで求められた2つの重心算出要素Y、、Y2を使用し
て重心を算出し、この重心がファジィ推論値としての制
御出力値Yとなる。Furthermore, the center of gravity calculation implementation unit 18 uses a center of gravity determining element output device 40.
and a center of gravity calculation device 42. The center-of-gravity determining element output device 40 weights the output from the consequent membership function realization unit 14 in each of the linear function units 40-1 and 40-2, and converts the sum to the center-of-gravity calculation element Y1. Find it as Y2. The center of gravity calculation device 42 also includes the center of gravity determining element output device 4.
The center of gravity is calculated using the two center of gravity calculation elements Y, , Y2 obtained in step o, and this center of gravity becomes the control output value Y as the fuzzy inference value.
第5B図は第5B図のルール部プリワイヤニューロにつ
いて、本発明による学習方法を実現するために使用され
るニューロングループと結線グループを示す。FIG. 5B shows neuron groups and connection groups used to implement the learning method according to the present invention regarding the rule section pre-wire neuron of FIG. 5B.
第5B図において、ニューロングループはGa−Ggの
7つ(7階層)であるが、この内、大刀部16のニュー
ロングループGaと重心計算実現部18のニューロング
ループGgについては単なる分離及び加算合成を行なう
に過ぎないことがら、元々、重みの学習は不要であり、
初期設定された重み値はそのまま固定的に使用される。In FIG. 5B, there are seven neuron groups (Ga-Gg) (seven layers), but among these, the neuron group Ga of the large sword section 16 and the neuron group Gg of the centroid calculation realization section 18 are simply separated and combined by addition. In the first place, learning the weights is not necessary because it is just a process.
The initialized weight values are used fixedly as they are.
これに対し、パックプロパゲーション法による学習で重
み調整可能なニューロングループはGb−Gf(7)5
つであるが、この内、本発明にあっては、前件部メンバ
シップ関数実現部に含まれるニューロングループGb、
Gcのみを学習対象として重みを調整する。On the other hand, the neuron group whose weight can be adjusted by learning using the pack propagation method is Gb-Gf(7)5
However, in the present invention, among these, neuron group Gb included in the antecedent membership function realization section,
The weight is adjusted using only Gc as the learning target.
一方、各二ニーロングループを結ぶ結線グループはCa
b−Cfgの6つであり、学習対象となるニューロング
ループの前段に位置する入力結線の重み値をパックプロ
パゲーション法により調整する学習を行なうことから、
結線グループCab−Celが学習可能な結線グループ
となる。この内、本発明にあっては、前件部メンバシッ
プ関数実現部のみを学習対象としていることから、結線
グループCab、 Cbcの重み値が学習により調整
されることになる。On the other hand, the connection group connecting each two knee long loops is Ca
There are six b-Cfg, and learning is performed to adjust the weight values of the input connections located before the neuron group to be learned using the pack propagation method.
The connection group Cab-Cel becomes a learnable connection group. Of these, in the present invention, since only the antecedent membership function realizing section is the learning target, the weight values of the connection groups Cab and Cbc are adjusted by learning.
この第5A、5B図に示した構成のルール部プリワイヤ
ニューロを対象とした第2図の学習動作フローによる学
習処理につき、まず各部に対する重み値の初期設定を説
明すると次のようになる。Regarding the learning process according to the learning operation flow shown in FIG. 2 for the rule section pre-wired neuron having the configuration shown in FIGS. 5A and 5B, the initial setting of weight values for each section will be explained first as follows.
[前件部メンバシップ関数実現部の初期設定]前件部メ
ンバシップ関数実現部10に対する重み値の初期設定は
、第5図に示した前件部メンバシップ関数実現部に属す
る結線グループCab及びCbcに属する各結線の重み
値を、与えられたメンバシップ関数を実現するように、
予め持っている知識を導入して初期設定する。[Initial settings of the antecedent membership function realization unit] The initial settings of the weight values for the antecedent membership function realization unit 10 are based on the connection groups Cab and belonging to the antecedent membership function realization unit shown in FIG. The weight value of each connection belonging to Cbc is set as follows to realize the given membership function.
Introduce the knowledge you already have and perform the initial settings.
第6図は第5A図の前件部メンバシップ関数実現部10
における制御人力Xn側を取り出して示す。第6図にお
いて、シグモイド関数ユニット30−1.30−2によ
り出力される出力値yはy=1/ (1+e−”°”−
” ) (3)で表わされる。FIG. 6 shows the antecedent membership function realization unit 10 of FIG. 5A.
The control human power Xn side is extracted and shown. In FIG. 6, the output value y output by the sigmoid function unit 30-1.30-2 is y=1/(1+e−”°”−
” ) (3).
本発明の前件部メンバシップ関数実現部10に対する重
み値の初期設定にあっては、予め持っている知識に基づ
き、例えばシグモイド関数ユニッ)30−1の入力結線
に重み値Wとして、W=−20
を設定し、且つシグモイド関数ユニット3o−1に閾値
θとして、
θ;−10
を設定する。また、もう1つのシグモイド関数ユニット
30−2の入力結線には重み値として、W=20
を設定し、同時にシグモイド関数ユニット3゜2に閾値
θとして、
θ=10を設定する。尚、線形関数ユニット30−1.
30−2の入力結線の重み値は、重み初期値=1を設定
している。In the initial setting of the weight value for the antecedent membership function realization unit 10 of the present invention, based on the knowledge that is available in advance, for example, the weight value W is set to the input connection of the sigmoid function unit 30-1, and W= −20 is set, and θ;−10 is set as the threshold value θ in the sigmoid function unit 3o-1. Further, W=20 is set as a weight value for the input connection of the other sigmoid function unit 30-2, and at the same time, θ=10 is set as a threshold value θ for the sigmoid function unit 3°2. Note that the linear function unit 30-1.
The weight value of the input connection 30-2 is set to the initial weight value=1.
このようにシグモイド関数ユニット30〜1に、W〈0
θく0
となる重み値及び閾値を初期設定した場合には、第7図
の特性曲線44に示す制御人力X1に対するユニット出
力値Xユ (SS)、即ち制御人力Xnが大きくなると
ユニット出力値Xn(SS)が小さくなるという関数形
状のメンバシップ関数の真理値算出機能を設定すること
ができる。In this way, W〈0
When the weight value and threshold value are initially set such that θ ku 0, the unit output value It is possible to set a truth value calculation function for a membership function having a function shape such that (SS) becomes small.
また、シグモイド関数ユニット30−2にW〉0
θ〉0
となる重み値及び閾値を初期設定するこ止て第7図の特
性曲線46に示す制御人力Xnに対するユニット出力値
Xn(LA)、即ち制御人力Xnが大きい程ユニット出
力値Xn(LA)が大きくなるという関数形状のメンバ
シップ関数の真理値算出機能を設定できる。In addition, W〉0 in the sigmoid function unit 30-2
By initially setting the weight value and threshold value such that θ〉0, the unit output value Xn(LA) for the control human power Xn shown in the characteristic curve 46 in FIG. ) can be set to calculate the truth value of a membership function with a function shape that increases.
この第6図に示すシグモイド関数ユニット30−1.3
0−2に対する重み値及び閾値の初期設定は、前件部メ
ンバシップ関数実現部10における残りのシグモイド関
数ユニット30−3.304側についても所望の前件部
メンバシップ関数を実現するように、予め持っている知
識に基づいて重み値を初期設定する。Sigmoid function unit 30-1.3 shown in FIG.
The initial setting of the weight value and threshold for 0-2 is such that the desired antecedent membership function is realized also for the remaining sigmoid function unit 30-3.304 in the antecedent membership function realization unit 10. Initialize weight values based on prior knowledge.
[ルール部の初期設定コ
第5A図のルール部12に対する重み値の初期設定は第
5B図に示すルール部12に属する結線グループCcd
及びCdeにおける各結線の重み値を、与えられたファ
ジィルールを実現するように、予め持っている知識を導
入して初期設定する。[Initial Setting of Rule Section] The initial setting of the weight value for the rule section 12 shown in FIG. 5A is based on the connection group Ccd belonging to the rule section 12 shown in FIG. 5B.
The weight value of each connection in Cde and Cde is initialized by introducing knowledge held in advance so as to realize the given fuzzy rule.
第8図はルール部12に対する重み値の初期設定の具体
例をファジィルールと共に示した説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing a specific example of initial setting of weight values for the rule section 12 together with fuzzy rules.
第8図において、8つのシグモイド関数ユニッ)34−
1〜34−8は右側に取り出して示すファジィルールし
1〜L8に示すメンバシップ関数の関数形状に対応して
いる。従って8つのシグモイド関数ユニット34−1〜
34−8のそれぞれに対しては、ファジィルールし1〜
L8におけるIF部の記述に従った前段に位置する前件
部メンバシップ関数実現部10の線形関数ユニット32
−1〜32−4からの結線が行なわれている。また、8
つのシグモイド関数ユニット34−1〜34−8に続い
て設けられた2つの線形関数ユニット36−1〜36−
2に対しても、ファジィルールし1〜L8の後件部(T
HEN部)に従った結線が行なわれている。In Figure 8, eight sigmoid function units) 34-
1 to 34-8 correspond to fuzzy rules extracted and shown on the right side, and function shapes of membership functions shown in 1 to L8. Therefore, eight sigmoid function units 34-1~
For each of 34-8, use the fuzzy rule 1 to
Linear function unit 32 of the antecedent membership function realization section 10 located at the previous stage according to the description of the IF section in L8
-1 to 32-4 are connected. Also, 8
Two linear function units 36-1 to 36- provided following one sigmoid function unit 34-1 to 34-8
2, we also apply fuzzy rules to the consequent part of 1 to L8 (T
HEN section).
ここで第8図のルール部12におけるシグモイド関数ユ
ニット34−1〜34−8の入力結線に初期設定する重
み値と、ユニット自体に設定する閾値とに基づくファジ
ィ論理演算の関数形状を説明すると次のようになる。Here, the function shape of the fuzzy logic operation based on the weight values initially set for the input connections of the sigmoid function units 34-1 to 34-8 in the rule section 12 of FIG. 8 and the threshold values set for the units themselves will be explained as follows. become that way.
第9図はルール部12に設けられる1つのシグモイド関
数ユニット34を取り出して示したもので、前段に位置
する前件部メンバシップ関数実現部10より真理値X1
.X2が入力し、積和演算及び閾値処理により出力yを
生ずるものとする。FIG. 9 shows one sigmoid function unit 34 provided in the rule section 12, in which the truth value
.. Assume that X2 is input and output y is generated by product-sum calculation and threshold processing.
第9図のシグモイド関数ユニット34より出力される出
力値yは、
5−Wxl・Xn十Wx□・X2−θ (4)y=
1/(1+e−s) (5)として算
出される。この(5)式で与えられるユニット出力値y
は人力結線の重み値Wx1.Wx2及び閾値θを任意に
設定することで、適宜の関数形状を実現することができ
る。The output value y output from the sigmoid function unit 34 in FIG.
It is calculated as 1/(1+e-s) (5). The unit output value y given by this equation (5)
is the weight value Wx1 of manual connection. By arbitrarily setting Wx2 and the threshold value θ, an appropriate function shape can be realized.
具体的には、第8図のシグモイド関数ユニット34−1
〜34−8に対する入力結線に示す数値が重み初期値と
して設定され、またユニットの下側に示す数値が閾値θ
を示す。Specifically, the sigmoid function unit 34-1 in FIG.
The numerical value shown in the input connection for ~34-8 is set as the initial weight value, and the numerical value shown at the bottom of the unit is the threshold value θ.
shows.
例えば、ファジィルールL1を設定したシグモイド関数
ユニット34−1〜にあっては、が設定されており、こ
れら初期値の設定によりファジィルールL1を実現する
シグモイド関数ユニット34−1は、第10図の3次元
座標に示される関数形状の閾値処理を行なうことになる
。For example, in the sigmoid function unit 34-1 to which the fuzzy rule L1 is set, are set, and the sigmoid function unit 34-1 that realizes the fuzzy rule L1 by setting these initial values is as shown in FIG. Threshold processing is performed on the function shape indicated by the three-dimensional coordinates.
以下同様に残りのシグモイド関数ユニット34−2〜3
4−8の各ファジィルールし2〜L8に対する重み値及
び閾値の初期設定により、第11〜17図に示す関数形
状を得ることができる。Similarly, the remaining sigmoid function units 34-2 to 34-3
By initializing the weight values and threshold values for each of the fuzzy rules 2 to L8 in 4-8, the function shapes shown in FIGS. 11 to 17 can be obtained.
尚、第8図の出力段に設けられた線形関数ユニット36
−1.36−2の入力結線の重み値は1に初期設定され
ており、また閾値処理については線形関数であり、閾値
θ=0が設定されている。Note that the linear function unit 36 provided at the output stage in FIG.
The weight value of the input connection of -1.36-2 is initially set to 1, and the threshold value processing is a linear function, and the threshold value θ=0 is set.
[後件部メンバシップ関数実現部の初期設定コ第5A図
の後件部メンバシップ関数実現部14に対する重み値の
初期設定は、第5B図の結線グループCefに属する結
線の重み値を予め持っている知識の導入に基づき、与え
られたメンバシップ関数を実現するように初期設定する
。[Initial setting of the consequent membership function realization unit] The initial setting of the weight value for the consequent membership function realization unit 14 in FIG. 5A is based on the weight value of the connection belonging to the connection group Cef in FIG. Based on the knowledge introduced, initial settings are made to realize the given membership function.
第18図は後件部メンバシップ関数実現部14に対する
重み値の初期設定を具体的に示した説明図である。FIG. 18 is an explanatory diagram specifically showing the initial setting of weight values for the consequent membership function realization unit 14.
第18図において、後件部メンバシップ関数実現部14
に設けられた9つの線形関数ユニット38−1〜38−
9に対しては、前段のルール部12の線形関数ユニット
36−1.36−2より図示のように結線入力が行なわ
れている。この9つりユニット38−1〜38−9は、
38−1〜38−9の順番に制御出力yの練直線上の0
〜1の範囲の点に等間隔に対応している。In FIG. 18, the consequent membership function realization unit 14
Nine linear function units 38-1 to 38- provided in
9, a connection input is performed from the linear function unit 36-1, 36-2 of the rule section 12 at the previous stage as shown in the figure. These nine hanging units 38-1 to 38-9 are
0 on the training line of the control output y in the order of 38-1 to 38-9.
They correspond to points in the range of ~1 at equal intervals.
この線形関数ユニット38−1〜38−9に対する入力
結線の重み値の初期設定は、ルール部12の一方のユニ
ット36〜1からの出力y(SS)の結線重み値につい
ては横軸を制御出力Y1縦軸をユニット出力値としたグ
ラフ特性曲線46に従ってユニット38−1側からユニ
ッ)38−9側に重み値
1、 1. 1.0.75.0.5 、0.25. 0
. 0. 0を初期設定する。逆にユニット出力y (
LA)を生ずるルール部12の線形関数ユニット36−
2からの入力結線については、特性曲線48に従ってユ
ニット38−1から38−9に向けて重み値0、 O
,0,0,25,0,5、0,75,1,1,1を初期
設定する。更に、線形関数ユニット381〜38−9は
非線形閾値処理を行なわず、閾値θはθ=0に設定する
。The initial setting of the weight values of the input connections for the linear function units 38-1 to 38-9 is such that the connection weight value of the output y (SS) from one of the units 36 to 1 of the rule section 12 is controlled and output on the horizontal axis. According to the graph characteristic curve 46 with the Y1 vertical axis as the unit output value, the weight value is 1, 1 from the unit 38-1 side to the unit 38-9 side. 1.0.75.0.5, 0.25. 0
.. 0. Initialize to 0. Conversely, the unit output y (
A linear function unit 36- of the rule section 12 that generates
For the input connection from 2, weight values 0, O are applied from units 38-1 to 38-9 according to the characteristic curve
, 0, 0, 25, 0, 5, 0, 75, 1, 1, 1 are initialized. Furthermore, the linear function units 381 to 38-9 do not perform nonlinear threshold processing, and the threshold value θ is set to θ=0.
このような後件部メンバシップ関数実現部14における
重み値の初期設定により、線形関数ユニット36−1.
36−2から出力されたユニット出力値y(SS)及び
y (LA)は、1以下となる重み初期値の乗算により
縮小された後に加算され、次の重心計算実現部18に出
力される。Due to the initial setting of the weight values in the consequent membership function realization unit 14, the linear function units 36-1.
The unit output values y (SS) and y (LA) outputted from 36-2 are reduced by multiplication by an initial weight value of 1 or less, then added, and output to the next centroid calculation implementation unit 18.
尚、第18図にあってはユニット出力を縮小するように
1以下となる重み値を初期設定しているが、1以上とな
る重み値を初期設定することで拡大することもあり得る
。In FIG. 18, a weight value of 1 or less is initially set so as to reduce the unit output, but it may be expanded by initially setting a weight value of 1 or more.
[重心計算実現部の初期設定]
第5A図の重心計算実現部18に対する重み値の初期設
定は、第5B図に示す結線グループC1gに対し重心計
算を実現するように重み値を初期設定する。[Initial Setting of Center of Gravity Calculation Implementation Unit] Initial settings of weight values for the center of gravity calculation implementation unit 18 shown in FIG. 5A are performed so as to realize center of gravity calculation for connection group C1g shown in FIG. 5B.
第19図は重心計算実現部18の重心決定要素出力装置
40に対し行なわれる重心計算を実現するための重み値
の初期設定の具体例を示す。FIG. 19 shows a specific example of initial setting of weight values for realizing the center of gravity calculation performed on the center of gravity determining element output device 40 of the center of gravity calculation implementation unit 18.
重心決定要素出力装置40に設けられた2−・の線形関
数ユニット40−1.40−2に対しては、前段の後件
部メンバシップ関数実現部14に設けられた9つの線形
関数ユニット38−1〜389のそれぞれが結線される
。そしてこの入力結線に対し図示のように重心計算に使
用する2つの重心導出値Y、、Y2を算出するための重
み値が設定される。For the 2-· linear function units 40-1 and 40-2 provided in the center-of-gravity determining element output device 40, the nine linear function units 38 provided in the consequent membership function realization unit 14 of the previous stage -1 to 389 are each connected. Then, as shown in the figure, weight values for calculating two gravity center derived values Y, , Y2 used in the gravity center calculation are set for this input connection.
ファジィ制御にあっては、−船釣に次式に従って同一制
御出力について縮小されたメンバシップ関数の関数和で
成る図形の重心を求めることで、ファジィ推論値である
制御出力Yを算出する方法を採用する。In fuzzy control, there is a method of calculating the control output Y, which is a fuzzy inference value, by finding the center of gravity of a figure consisting of the sum of membership functions reduced for the same control output according to the following formula: adopt.
Y= f grade(y)ydy / f grad
e(y)dy (6)この(6)式を実現する
ため、線形関数ユニット40−1に対する後件部メンバ
シップ関数実現部14に設けた線形関数ユニット38−
1〜38−9からの入力結線に対する重み値として、制
御出力Yの最小値Y=0を起点に最大値Y=1まで等間
隔をもってOから増加する重み値を図示のように割り付
ける。一方、線形関数ユニット40−2に対しては、制
御出力Yの最大値Y=1を起点に最小値Y=Oまでの間
に0から上記と同じ等間隔をもって、例えばOから−1
に減少する重み値を図示のように割り付ける。Y= f grade(y)ydy/f grade
e(y)dy (6) In order to realize this equation (6), the linear function unit 38- provided in the consequent membership function realization unit 14 for the linear function unit 40-1
As the weight values for the input connections from 1 to 38-9, weight values increasing from O at equal intervals starting from the minimum value Y=0 of the control output Y up to the maximum value Y=1 are assigned as shown in the figure. On the other hand, for the linear function unit 40-2, from the maximum value Y=1 of the control output Y to the minimum value Y=O, from 0 to the above-mentioned equal interval, for example, from O to -1
Assign decreasing weight values as shown.
このような線形関数ユニット40−1.40−2に対す
る入力結線に重み付けにより前段の線形関数ユニット3
8−1〜38−9のユニット出力値を01〜C9とする
と、線形関数ユニット4〇−1は、
Y1= I C+ + 0.875 C2+0.75C
3+0.625 C4+0.5 C5+[1,375C
6十o、 25C7+0.125 Cs + OC9(
7)を算出し、また線形関数ユニット40−2は、Y+
=OC+ 0.125 C20,25C30
,375C4−0,5C5−0,625C60、75C
70,875CB + I C9(8)を算出する。By weighting the input connections to such linear function units 40-1 and 40-2, the linear function unit 3 in the previous stage is
If the unit output values of 8-1 to 38-9 are 01 to C9, the linear function unit 40-1 is as follows: Y1=I C+ + 0.875 C2+0.75C
3+0.625 C4+0.5 C5+[1,375C
60 o, 25C7+0.125 Cs + OC9(
7), and the linear function unit 40-2 calculates Y+
=OC+ 0.125 C20,25C30
,375C4-0,5C5-0,625C60,75C
Calculate 70,875CB + I C9 (8).
線形関数ユニット40−1,4(12から出力される重
心導出値Y、、Y2は、重心算出装置42に与えられ、
Y=Y2 / (Y2−Y+ ) (9
)を使用して重心、即ちファジィ推論値である制御出力
Yを算出する。The centroid derived values Y, Y2 output from the linear function units 40-1, 4 (12) are given to the centroid calculation device 42, and are calculated as follows: Y=Y2/(Y2-Y+) (9
) is used to calculate the center of gravity, that is, the control output Y, which is a fuzzy inference value.
前記(9)式に前記(7)式及び(8)式を代入すると
、(9式のYは(6)式のYに一致することがわかる。By substituting the above equations (7) and (8) into the above equation (9), it can be seen that (Y in equation 9 matches Y in equation (6)).
以上の処理をもって第2図のステップ81〜S4に示し
たルール部プリワイヤニューロに対する重み値の初期設
定が終了し、ステップS5に進む。With the above processing, the initial setting of the weight value for the rule section pre-wire neuron shown in steps 81 to S4 in FIG. 2 is completed, and the process proceeds to step S5.
[学習スケジュールの設定]
第2図のステップS5にあっては、初期設定の終了に続
いてルール部プリワイヤニューロに対する学習処理を行
なわせるための学習計画、即ち学習スケジュールの設定
を行なう。この学習スケジュールの設定は第20図(a
)に示すフェーズ・グループ対応表の設定と、同図(b
)に示すグループ・結線対応表の2つを行なう。[Setting of learning schedule] In step S5 of FIG. 2, following the end of the initial setting, a learning plan, ie, a learning schedule, for performing learning processing on the rule section pre-wired neuron is set. The setting of this learning schedule is shown in Figure 20 (a
) and the settings of the phase/group correspondence table shown in (b).
) Perform the two steps shown in the group/wire connection correspondence table.
まず、フェーズ・グループ対応表は学習フェーズの進行
に対し各フェーズで学習対象となるニューロングループ
を指定する。本発明にあっては、重み初期値の設定後に
前件部メンバシ・ンプ関数実現部10のみの学習を行な
うことから、第20図(a)に示すようにフェーズ1に
学習対象グループとして第5B図に示す前件部メンバシ
ップ関数実現部10に属するニューロングループGb、
GCの2つを設定する。First, the phase-group correspondence table specifies the neuron groups to be learned in each phase as the learning phase progresses. In the present invention, since only the antecedent membership function realizing unit 10 is trained after setting the initial weight values, the 5B is set as a learning target group in phase 1, as shown in FIG. Neuron group Gb belonging to the antecedent membership function realization unit 10 shown in the figure,
Set up two GCs.
一方、グループ結線・対応表はルール部プリワイヤニュ
ーロにおける各二ニーロングループGa〜Ggと入力結
線グループとの対応関係を設定するもので、第20図(
b)に示すようにニューロングループGb−Ggに対し
入力結線グループCab〜C1gのそれぞれが対応付け
られる。On the other hand, the group connection/correspondence table sets the correspondence between each of the two knee long groups Ga to Gg in the rule section prewire neuron and the input connection group, and is shown in FIG.
As shown in b), input connection groups Cab to C1g are associated with neuron groups Gb to Gg.
このようなフェーズ・グループ対応表及びグループ・結
線対応表の設定が終了すると、第2図のステップS6に
進んで学習スケジューラを起動し、実際にルール部プリ
ワイヤニューロに対し学習データを与えてパックプロパ
ゲーション法により入力結線の重み値を調整する学習を
行なわせる。When the settings of the phase/group correspondence table and the group/connection correspondence table are completed, the process proceeds to step S6 in Fig. 2, where the learning scheduler is activated and the learning data is actually given to the rule section prewire neuron and packed. Learning is performed to adjust the weight values of input connections using the propagation method.
[学習スケジューラの処理と構成]
第21図は本発明のルール部プリワイヤニューロの学習
スケジューラにより行なわれる学習処理フロー図を示す
。この処理フローは、例えば第22図に示す装置構成に
より実現することができる。[Processing and Configuration of Learning Scheduler] FIG. 21 shows a flow diagram of the learning process performed by the learning scheduler of the rule section pre-wire neuro of the present invention. This processing flow can be realized, for example, by the device configuration shown in FIG. 22.
まず学習処理のための装置構成を説明すると、第22図
においてルール部プリワイヤニューロ100に対しては
学習指示ユニット50と学習ユニット70が設けられる
。First, the device configuration for learning processing will be described. In FIG. 22, a learning instruction unit 50 and a learning unit 70 are provided for the rule section pre-wire neuron 100.
学習指示ユニット50は、学習スケジューラ52を有し
、学習スケジューラ52に対しては制御入力とその制御
入力に対する望ましい制御出力との対で成る学習信号を
格納した学習信号格納部54、第20図に示したフェー
ズ・グループ対応表を格納したフェーズ・グループ対応
テーブル56及びグループ・結線対応表を格納したグル
ープ・結線対応テーブル58、更に学習収束判定部60
が設けられる。The learning instruction unit 50 has a learning scheduler 52, and a learning signal storage section 54, which stores a learning signal consisting of a control input and a desired control output corresponding to the control input, for the learning scheduler 52, as shown in FIG. A phase/group correspondence table 56 storing the phase/group correspondence table shown above, a group/connection correspondence table 58 storing the group/connection correspondence table, and a learning convergence determination unit 60
will be provided.
一方、学習ユニット70には学習術゛示読取部72、学
習フラグ設定部74及びパックプロパゲーション法によ
り重み値を変更調整する重み変更部76が設けられる。On the other hand, the learning unit 70 is provided with a learning technique reading section 72, a learning flag setting section 74, and a weight changing section 76 that changes and adjusts weight values using the pack propagation method.
更に第22図における装置構成の特徴は、ルール部プリ
ワイヤニューロ100における各ユニットを結ぶ結線に
学習調整器80が設けられている点である。学習調整器
80は第23図に示す構成を有する。尚、学習調整器8
0と共に重み変更部76を示している。Furthermore, a feature of the device configuration in FIG. 22 is that a learning adjuster 80 is provided in the connection connecting each unit in the rule section pre-wire neuron 100. The learning adjuster 80 has the configuration shown in FIG. In addition, learning adjuster 8
0 and the weight changing unit 76 are shown.
学習調整器80にはフラグ保存部82、重み変更情報読
取部84及び重み変更量調整部86が設けられる。一方
、重み変更部76にはパックプロパゲーション法による
重み演算を実行する重み演算部88、重み保存部90及
び重み変更量保存部92が設けられている。The learning adjuster 80 is provided with a flag storage section 82 , a weight change information reading section 84 , and a weight change amount adjustment section 86 . On the other hand, the weight change unit 76 is provided with a weight calculation unit 88 that performs weight calculation using the pack propagation method, a weight storage unit 90, and a weight change amount storage unit 92.
このようにルール部プリワイヤニューロ100の結線毎
に学習調整器80を設けることで1.学習指示ユニット
の学習スケジューラ52によりルール部プリワイヤニュ
ーロ100に対し結線の重み値を変更するか否かを決定
する学習フラグを設定することができ、学習フラグが有
効、即ちフラグオンとなっている結線に対してのみ重み
変更、即ち学習を行なうことが可能となる。By providing the learning adjuster 80 for each connection of the rule section pre-wired neuron 100 in this way, 1. The learning scheduler 52 of the learning instruction unit can set a learning flag for the rule section prewire neuro 100 to determine whether or not to change the weight value of the connection, and the learning flag is valid, that is, the connection for which the flag is turned on. It is possible to change the weights, that is, perform learning, only for those.
また学習調整器80に対するフラグセットは、第2図に
示したようなファジィルールを実現可能なネットワーク
構造を持たない一般的な階層ネットワークに対し、ファ
ジィルールを実行可能な前件部メンバシップ関数実現部
、ルール部及び後件部メンバシップ関数実現部で成る階
層ネットワーク構造を特定する際にも使用される。In addition, the flag set for the learning coordinator 80 is set to implement an antecedent membership function that can implement fuzzy rules for a general hierarchical network that does not have a network structure that can implement fuzzy rules as shown in FIG. It is also used when specifying a hierarchical network structure consisting of a membership function realization part, a rule part, and a consequent part.
ファジィルールに適合した階層ネットワークを構成した
状態でパックプロパゲーションにより実際に学習させる
際の重み値の調整は次のように行なわれる。The weight values are adjusted as follows when actually learning is performed by pack propagation in a state where a hierarchical network conforming to fuzzy rules is configured.
第23図において、学習調整器80の重み変更情報読取
部84は重み変更部76の重み変更量保存部92に対す
る重み演算部88からの重み変更量の書込みの有無を監
視している。重み変更情報読取部84で重み変更を検知
すると、その旨を重み変更量調整部86に伝える。重み
変更量調整部86はフラグ保存部82の学習フラグを調
べ、学習フラグがオンであれば何もしない。即ち、重み
演算部88で演算された重み変更量が重み変更量保存部
92に有効に書込まれる。In FIG. 23, the weight change information reading unit 84 of the learning adjuster 80 monitors whether the weight change amount is written from the weight calculation unit 88 to the weight change amount storage unit 92 of the weight change unit 76. When the weight change information reading section 84 detects a weight change, it notifies the weight change amount adjustment section 86 to that effect. The weight change amount adjustment unit 86 checks the learning flag in the flag storage unit 82, and does nothing if the learning flag is on. That is, the weight change amount calculated by the weight calculation section 88 is effectively written into the weight change amount storage section 92.
一方、学習フラグがオフであれば重み変更量調整部86
は重み変更部76の重み変更量保存部92に零を設定し
、重み変更を無効とする。On the other hand, if the learning flag is off, the weight change amount adjustment unit 86
sets zero in the weight change amount storage section 92 of the weight change section 76, invalidating the weight change.
この学習スケジューラのハードウェア構成は特願昭63
−227825号の「ネットワーク構成データ処理装置
の学習方式」に示される。The hardware configuration of this learning scheduler was published in a patent application filed in 1983.
It is shown in "Learning method for network configuration data processing device" of No.-227825.
次に第21図の学習処理フローを参照して第22.23
図の装置構成に従ったルール部プリワイヤニューロの学
習処理を説明する。Next, referring to the learning process flow in Figure 21,
The learning process of the rule section pre-wired neuron according to the device configuration shown in the figure will be explained.
まず学習指示ユニット50の学習スケジューラ52が起
動されると、ステップSl(以下[ステップJは省略)
で学習フェーズの進行を示すフェーズカウンタiをi=
1にセットしてS2に進み、フェーズ・グループ対応テ
ーブル56に格納されている対応表を参照して学習フェ
ーズ11のニューロングループ番号を読出す。本発明に
あっては、フェーズ1にルール部プリワイヤニューロ1
00の前件部メンバシップ関数実現部10に属するニュ
ーロングループGb、Gcが設定されている。First, when the learning scheduler 52 of the learning instruction unit 50 is activated, step Sl (hereinafter [step J is omitted)]
Let the phase counter i indicating the progress of the learning phase be i=
It is set to 1 and the process proceeds to S2, where the neuron group number of the learning phase 11 is read out with reference to the correspondence table stored in the phase/group correspondence table 56. In the present invention, in phase 1, the rule section pre-wire neuro 1
Neuron groups Gb and Gc belonging to the antecedent membership function realizing unit 10 of 00 are set.
続いてS3に進み、ニューロングループ番号Gb、Gc
に対応した結線番号Cab、 Cbcをグループ・結
線対応テーブル58を参照して読出す。Next, proceed to S3, and set neuron group numbers Gb and Gc.
The corresponding connection numbers Cab and Cbc are read out with reference to the group/connection correspondence table 58.
続いてS4に進み、結線グループ番号Cab、 Cb
cを出力し、結線グループ番号(、ah、 Cbcに
属する結線に設けられた学習調整器80の学習フラグを
オンする。これによりルール部プリワイヤニューロ10
0の前件部メンバシップ関数実現部10の結線に設けら
れた学習調整器80の学習フラグは全てフラグオンとな
り、一方、それ以外の結線に設けられた学習調整器80
の学習フラグはフラグオフとなっている。Next, proceed to S4, and set the connection group numbers Cab, Cb.
c, and turns on the learning flag of the learning adjuster 80 provided for the connection belonging to the connection group number (, ah, Cbc. As a result, the rule section prewire neuro 10
The learning flags of the learning adjusters 80 provided on the connections of the antecedent membership function realization unit 10 of 0 are all turned on, while the learning adjusters 80 provided on the other connections
The learning flag for is flag-off.
具体的には学習指示ユニット50の学習スケシューラ5
2から学習ユニット70の学習指示読取部72に対し結
線グループ番号Cab、 Cbcを出力し、学習指示
読取部72で結線グループ番号Cab。Specifically, the learning scheduler 5 of the learning instruction unit 50
2 outputs the connection group numbers Cab and Cbc to the learning instruction reading section 72 of the learning unit 70, and the learning instruction reading section 72 outputs the connection group numbers Cab and Cbc.
Cbcを読取って学習フラグ設定部74に与える。Cbc is read and given to the learning flag setting section 74.
学習フラグ設定部74は学習指示を受けた結線グループ
番号Cah、 Cbeに属する結線に設けられている
学習調整器80のフラグ保存部82に対しフラグオンを
指令して学習フラグをセットする。The learning flag setting unit 74 sets the learning flag by instructing the flag storage unit 82 of the learning adjuster 80 provided in the connections belonging to the connection group numbers Cah and Cbe that received the learning instruction to turn on the flag.
続いてS5に進んで学習スケジューラ52は学習実行指
令を出して学習処理を開始させる。この学習処理は学習
指示ユニット50の学習信号格納部54に準備されてい
る制御人力Xと制御人力Xに対する望ましい制御出力と
なる教師信号dを読み出し、制御人力Xをルール部プリ
ワイヤニューロ100に与え、教師信号は重み変更部7
6及び学習収束判定部60に与える。そして学習人力X
によりルール部プリワイヤニューロ100から出力され
る制御出力(ファジィ推論値)Yを重み変更部76及び
学習収束判定部60に取り込み、重み変更部76にあっ
ては、パックプロパゲーション法に従って重み値の変更
調整を行ない、学習収束判定部60は教師信号dに対す
る制御出力Yの誤差が規定値以下となった時に学習終了
を判定して学習スケジューラ52に通知し、これにより
学習処理が終了する。Next, the process proceeds to S5, where the learning scheduler 52 issues a learning execution command to start the learning process. This learning process reads the control human power X prepared in the learning signal storage section 54 of the learning instruction unit 50 and the teacher signal d that is a desired control output for the control human power X, and supplies the control human power X to the rule section prewire neuro 100. , the teacher signal is sent to the weight changing unit 7
6 and the learning convergence determination unit 60. And learning human power
The control output (fuzzy inference value) Y output from the rule unit prewire neuro 100 is taken into the weight change unit 76 and the learning convergence determination unit 60, and the weight change unit 76 changes the weight value according to the pack propagation method. The learning convergence determination unit 60 determines the end of learning when the change adjustment is made and the error of the control output Y with respect to the teacher signal d becomes equal to or less than a specified value, and notifies the learning scheduler 52, thereby ending the learning process.
S5の学習実行指令に基づいて学習処理が終了すると、
S6でフェーズカウンタiを1つインクリメントし、S
7で学習フェーズの終わりをチエツクする。本発明の学
習処理にあっては、フェーズ1で終了することからその
まま一連の処理を終了する。When the learning process ends based on the learning execution command in S5,
Increment the phase counter i by one in S6, and
Check the end of the learning phase at 7. In the learning process of the present invention, since it ends at phase 1, the series of processes ends as is.
[パックプロパゲーション法による学習原理コ次に本発
明のパックプロパゲーション法による学習原理を階層型
ネットワークと共に説明する。[Principle of learning by pack propagation method] Next, the principle of learning by the pack propagation method of the present invention will be explained together with the hierarchical network.
第24図は一般的な階層型ニューラル・ネットワークを
示したもので、ユニットと呼ばれる一種のノードと重み
をもつ内部結合とから構成される。FIG. 24 shows a general hierarchical neural network, which is composed of a type of node called a unit and internal connections with weights.
第24図では入力層としてのh層、中間層としてのi層
、出力層としてのj層を示している。ここで中間層とし
てのi層は一層であるが、複数の中間層があっても同じ
である。各ユニットは第4図の基本ユニットに示したよ
うに複数の各々の入力に対し、各々の内部結合の重みを
乗する乗算部22と乗算部22の全乗算結果を加算する
加算部24と加算結果に閾値処理を施して1つの出力を
出す閾値処理部26とを備える。FIG. 24 shows an h layer as an input layer, an i layer as an intermediate layer, and a j layer as an output layer. Here, the i-layer serving as the intermediate layer is one layer, but the same is true even if there are a plurality of intermediate layers. As shown in the basic unit of FIG. 4, each unit includes a multiplier 22 that multiplies each of the plurality of inputs by the weight of each internal connection, an adder 24 that adds all the multiplication results of the multiplier 22, and an adder 24 that adds all the multiplication results of the multiplier 22. It includes a threshold processing unit 26 that performs threshold processing on the result and outputs one output.
このユニットで行なわれる演算は、基本ユニット20に
ついて示した前記(1)、 (2)式となる。パック
プロパゲーション法では階層ネットワークの重み値Wl
hと閾値θ1を誤差のフィードバックにより適用的に自
動調整して学習する。前記(1)、 (2)式から明
らかのように、重み値Wゎと閾値θ1との調整は同時に
実行される必要があるが、この作業は相互に干渉する難
しいものとなる。そこで、本願出願人にあっては、通常
のユニット以外に入力側のh層に常に出力値が1である
ユニットを設け、この出力値1のユニットの出力に対し
閾値θ、を重み値として割り付けることで、閾値θ1を
重み値Wlhの中に組み込んで閾値θ1を重み値として
扱うことができるパックプロパゲーション法を提案して
いる(特願昭62−333484号)。The calculations performed in this unit are the equations (1) and (2) shown above for the basic unit 20. In the pack propagation method, the weight value Wl of the hierarchical network
h and threshold value θ1 are adaptively and automatically adjusted and learned by error feedback. As is clear from equations (1) and (2) above, it is necessary to adjust the weight value W and the threshold value θ1 at the same time, but this task is difficult as they interfere with each other. Therefore, the applicant of this application provides a unit whose output value is always 1 in the h layer on the input side in addition to the normal unit, and assigns a threshold value θ as a weight value to the output of this unit with an output value of 1. Therefore, a pack propagation method has been proposed in which the threshold value θ1 can be incorporated into the weight value Wlh and the threshold value θ1 can be treated as a weight value (Japanese Patent Application No. 333484/1984).
このようにすることで前記(1)、 (2)式はx、
1=Σy 、hW lh (I
1.)れ
yp+=1/ (1+exp(−x、+) )
(12)で表わされることとなり、閾値θIは表われ
てこない。By doing this, the above equations (1) and (2) become x,
1=Σy, hW lh (I
1. ) is yp+=1/ (1+exp(-x,+))
(12), and the threshold value θI does not appear.
前記(11) 、 (12)式からの展開によって次
の(13)、 (14)式が得られる。By expanding the above equations (11) and (12), the following equations (13) and (14) are obtained.
Xn、=Σy、、W、1 (13)
yp+=1/ (1+exp(−xp+) )
(14)但し、
j :j層のユニット番号
W、、:i−j層間の内部結合の重み値x、、:i層の
各ユニットからj層の1番ユニットへの入力の積和
Vp+’p番目パターンの入力信号に対するj層の1番
ユニットからの出力
第21図の重み変更部76では、学習用の入力パターン
Xが提示された時に、出力層jから出力される出カバタ
ーンypIと出カバターンVplの取るべき信号である
教師パターンaplを受けると両者の差分値、
(apr−yp+)
を算出し、次に
δp+=Yp+ (1−yp+) (apr−yp+
) 、 (15)を算出する。続いて、
ΔW++(+)=εΣδplVpl+ζΔWIl(t−
t)但し、εコ学習定数
ζ:モーメンタム
t:学習回数
に従ってi層とj層間の重み値の更新量ΔW++(f)
を算出する。ここで前記(16)式の右辺第2項で全体
の更新サイクル時に決定された重み値の更新量に係わる
ものを加算するのは、学習の高速化を図るためである。Xn,=Σy,,W,1 (13)
yp+=1/ (1+exp(-xp+))
(14) However, j: unit number W of the j layer, ,: weight value x of internal connection between the i-j layers, ,: sum of products Vp+' of inputs from each unit of the i layer to the first unit of the j layer Output from the first unit of the j layer for the input signal of the p-th pattern The weight change unit 76 in FIG. When the teacher pattern apl, which is the signal that the cover turn Vpl should take, is received, the difference value between the two, (apr-yp+), is calculated, and then δp+=Yp+ (1-yp+) (apr-yp+
), (15) is calculated. Subsequently, ΔW++(+)=εΣδplVpl+ζΔWIl(t-
t) However, ε Learning constant ζ: Momentum t: Update amount of weight value between i layer and j layer according to the number of learning times ΔW++(f)
Calculate. Here, the reason for adding the second term on the right side of the equation (16) that is related to the update amount of the weight value determined during the entire update cycle is to speed up the learning.
続いて重み値変更部76は前記(15)式で算出したδ
、1を用いて、
δ。、=y、 i (1−y++1) 谷δ、、
W11 (+−]) (+7)を算出し、次に
ΔWlh(1) =εΣδplVph+ζΔW+h(
1−1)に従ってh層とi層の重み値の更新量ΔW+h
(1)を算出する。続いて重み値変更部76は前記(1
6)式及び(18)式で算出した更新量に従って次の更
新サイクルのための重み値を、
として決定する。以上の重み値の更新を学習用の入カバ
ターンに対する出カバターンy□が教師パターンd□に
一致する重み値が得られるように、実際には誤差が規定
値以下になるように学習処理を繰り返す。Subsequently, the weight value changing unit 76 calculates δ calculated using the above equation (15).
, 1, and δ. ,=y, i (1-y++1) valley δ,,
Calculate W11 (+-]) (+7), then ΔWlh(1) =εΣδplVph+ζΔW+h(
According to 1-1), update amount ΔW+h of weight values of h layer and i layer
Calculate (1). Next, the weight value changing unit 76 changes the above (1
The weight value for the next update cycle is determined as follows according to the update amount calculated using equations (6) and (18). The above learning process is repeated so that the weight values are updated such that the output pattern y□ for the input pattern for learning matches the teacher pattern d□, and in fact, the error is less than or equal to the specified value.
一方、第24図の階層ネットワークを構成するユニット
が線形関数ユニットであった場合には、前記(14)式
は、
y p+= x pl (
20)と表わされる。この線形関数ユニットにおける前
記(15)式及び(17)式は、
δ、I = d pj ’j pj
(21)δ、1=Σδ−+Wn (t 1 )
(22)と表わされる。On the other hand, if the units constituting the hierarchical network in FIG. 24 are linear function units, the above equation (14) becomes y p+= x pl (
20). The above equations (15) and (17) in this linear function unit are as follows: δ, I = d pj 'j pj
(21) δ, 1=Σδ−+Wn (t 1 )
(22).
[本発明の重み学習処理]
第25図は第5A図に示したルール部プリワイヤニュー
ロの前件部メンバシップ関数実現部10に対しパックプ
ロパゲーション法により行なう重み学習の処理フロー図
である。[Weight Learning Process of the Present Invention] FIG. 25 is a process flow diagram of weight learning performed by the pack propagation method for the antecedent membership function realization unit 10 of the rule unit prewire neuro shown in FIG. 5A.
この学習処理フローにおける各部のパラメータは第26
図に示すように定めている。The parameters of each part in this learning process flow are the 26th
It is defined as shown in the figure.
第26図は第5A図のルール部プリワイヤニューロの階
層構造を概略的に示したもので、図示のように第1層か
ら第6層までの6層構造をもっている。第1層及び第3
層がシグモイド関数ユニットで構成され、残りは線形関
数ユニットで構成されている。また学習対象となるのは
、前件部メンバシップ関数実現部10に属する第1層及
び第2層であり、残り第3層から第6層は重み学習の対
象から外される。FIG. 26 schematically shows the hierarchical structure of the rule section pre-wire neuron of FIG. 5A, and as shown, it has a six-layer structure from the first layer to the sixth layer. 1st layer and 3rd layer
The layer is made up of sigmoid function units, and the rest are made up of linear function units. Further, the learning targets are the first layer and the second layer belonging to the antecedent membership function realizing unit 10, and the remaining third to sixth layers are excluded from the weight learning target.
ここでルール部プリワイヤニューロによるファジィルー
ルの実現で出力されるファジィ推論値、即ち制御出力値
をy6としており、学習処理は最終段の第6層から前段
の層に向けて順次行なう。Here, the fuzzy inference value, ie, the control output value, output by the realization of the fuzzy rule by the pre-wired neuron in the rule section is set as y6, and the learning process is performed sequentially from the sixth layer at the final stage to the previous layer.
この階層毎の学習の進行はiカウンタで示される。The progress of learning for each layer is indicated by an i counter.
即ち、初期状態でiカウンタはi層6にセットされてい
る。That is, the i counter is set in the i layer 6 in the initial state.
この第26図に示す各部のパラメータを前提に第25図
の重み学習処理フローを説明すると次のようになる。The weight learning process flow shown in FIG. 25 will be explained as follows based on the parameters of each part shown in FIG. 26.
まずSlで学習対象層を設定するカウンタiをイニシャ
ライズする。具体的には第26図に示したように6層構
造であることがら、カウンタjをi層5に初期設定する
。この初期設定により、まず第6層目のユニットが学習
対象として指定される。First, a counter i for setting a learning target layer is initialized using Sl. Specifically, since it has a six-layer structure as shown in FIG. 26, the counter j is initially set to the i layer 5. With this initial setting, the unit in the sixth layer is first designated as a learning target.
次に82に進み、学習指定ユニットがシグモイド関数ユ
ニットか否が判定する。この場合、線形関数ユニットで
あることがらS14に進み、最終段の階層か否か判定し
、第6層目は最終段であることから815に進み、その
時得られている教師信号dと制御出力y6を使用して差
分値δ6を求める。Next, the process proceeds to 82, where it is determined whether the learning designated unit is a sigmoid function unit. In this case, since it is a linear function unit, the process proceeds to S14, where it is determined whether or not it is the final layer.Since the sixth layer is the final level, the process proceeds to 815, where the teacher signal d and control output obtained at that time are A difference value δ6 is determined using y6.
次に86に進み、重みを学習するユニットか否か判定す
る。この時第6層は学習対象から外されているため、具
体的には結線に設けられた学習調整器80の学習フラグ
はオフとなっているため、S8に進んで重み値変更量Δ
W6.をΔW65−0としてS9に進み、この場合ΔW
65=0であることから重み値W65の更新は行なわな
い。続いてS12に進んでカウンタiがi=1か否か、
即ち、最終学習層の処理が終了したか否か判定し、この
時i=6であることから313に進んてカウンタiを1
つデクリメントしてi=5とし、S2に戻って次の第5
層の学習に入る。Next, the process proceeds to 86, where it is determined whether the unit is to learn weights. At this time, since the 6th layer is excluded from the learning target, specifically, the learning flag of the learning adjuster 80 provided in the connection is off, so the process proceeds to S8 and the weight value change amount Δ
W6. Set ΔW65-0 and proceed to S9. In this case, ΔW
Since 65=0, the weight value W65 is not updated. Next, proceed to S12 and check whether the counter i is i=1 or not.
That is, it is determined whether or not the processing of the final learning layer has been completed, and since i=6 at this time, the process proceeds to 313 and the counter i is incremented by 1.
Decrement by one to set i=5, and return to S2 to start the next fifth
Enter layer learning.
第5層についても、線形関数ユニットであることから8
2から314に進むが、最終段の階層でないことから3
16に進み、1つ前の第6層の学習処理で得られた差分
値δ6と重み値W65とから(22)式と同様な式に従
って差分値δ5とする。Regarding the fifth layer, since it is a linear function unit, 8
Proceeds from 2 to 314, but since it is not the final level, it goes to 3.
16, a difference value δ5 is determined from the difference value δ6 obtained in the previous learning process of the sixth layer and the weight value W65 according to an equation similar to equation (22).
次に86に進んで学習対象となっているか否か判定し、
後件部メンバシップ関数実現部14に属する第5層目は
学習対象から外されているため、S8に進んで重み更新
量ΔW 、a=0とし、S9での重み更新無効とする。Next, proceed to 86 to determine whether it is a learning target,
Since the fifth layer belonging to the consequent membership function realizing unit 14 is excluded from the learning target, the process proceeds to S8 and sets the weight update amount ΔW, a=0, to invalidate the weight update in S9.
以下同様に、第5層の全ユニットについて処理を繰り返
し、第5層の処理が終了すると第4層に進む。第4層も
線形関数ユニットであることから第5層と同じ処理を繰
り返す。Similarly, the process is repeated for all units in the fifth layer, and when the process in the fifth layer is completed, the process proceeds to the fourth layer. Since the fourth layer is also a linear function unit, the same process as the fifth layer is repeated.
更に第3層処理に進むと、第3層はシグモイド関数ユニ
ットを使用していることから82から83に進み、最終
段の階層ユニットでないことから85でシグモイド関数
ユニット固有の差分値δ3を(17)式と同様な演算式
により求める。このルール部12に属する第3層の本発
明にあっては、学習対象から外されているためS8に進
んで重み更新量ΔW3□=0とし、最終ユニットまでの
処理を繰り返す。Further proceeding to the third layer processing, since the third layer uses a sigmoid function unit, the process proceeds from 82 to 83, and since it is not the final layer unit, the difference value δ3 unique to the sigmoid function unit is calculated at 85 (17 ) is calculated using an arithmetic expression similar to the formula. In the present invention of the third layer belonging to this rule section 12, since it is excluded from the learning target, the process proceeds to S8, the weight update amount ΔW3□=0, and the processing is repeated up to the final unit.
次に第2層の処理に進むと、第2層は線形関数ユニット
であることから82から314に進み、最終段ではない
ことから316で第3層までの処理で得られた各差分値
と重み値に基づきδ2を算出する。続いてS6に進み、
この場合、第2層目は前件部メンバシップ関数実現部】
0に属することから本発明にあっては学習対象となって
おり、従って87に進む。S7にあってはS16で求め
られた差分値δ2を使用して(16)式、(18)式と
同様の式により重み値更新量ΔW21を算出する。続い
てS9に進んで算出した重み値更新量△W2.により(
19)式と同様の式により新たな重み値W2.を算出す
る。以下同様に第2層の全ユニットについて処理を繰り
返し、第2層目の処理が終了すると第1層に進む。Next, when processing the second layer, since the second layer is a linear function unit, the process proceeds from 82 to 314, and since it is not the final stage, at 316, each difference value obtained in the processing up to the third layer is calculated. Calculate δ2 based on the weight value. Then proceed to S6,
In this case, the second layer is the antecedent membership function realization part]
Since it belongs to 0, it is a learning target in the present invention, and therefore the process proceeds to 87. In S7, the weight value update amount ΔW21 is calculated using the difference value δ2 obtained in S16 using equations similar to equations (16) and (18). Next, the process advances to S9 and the calculated weight value update amount ΔW2. By (
19) A new weight value W2. Calculate. Thereafter, the process is repeated for all units in the second layer, and when the process for the second layer is completed, the process proceeds to the first layer.
第1層はシグモイド関数ユニットを使用し、ていること
から、S2から83に進み、最終段の階層ユニットでな
いことから85でシグモイド関数ユニット固有の差分値
δ1を求める。この第1層も学習対象となっていること
から、S6からS7に進んてS5て算出した差分値δ、
を使用して重み更新量ΔWIOを算出し、S9で更新す
る。以下第1層目について同様な処理を繰り返し最終ユ
ニットの処理か終了して810から312に進むと、こ
の時カウンタiはi=1となっていることから全ての階
層の学習が終了したことを判定して一連の処理を終了す
る。Since the first layer uses a sigmoid function unit, the process proceeds from S2 to 83, and since it is not the final layer unit, the difference value δ1 unique to the sigmoid function unit is determined in 85. Since this first layer is also a learning target, proceed from S6 to S7 and calculate the difference value δ in S5,
The weight update amount ΔWIO is calculated using , and updated in S9. The same process is repeated for the first layer, and when the process for the final unit is completed and the process proceeds from 810 to 312, the counter i at this time is i=1, indicating that learning for all layers has been completed. After making the determination, the series of processing ends.
[乱数を用いた重み初期設定]
次に第27図の動作フロー図を参照して本発明の学習方
法の他の実施例を説明する。[Initial Setting of Weights Using Random Numbers] Next, another embodiment of the learning method of the present invention will be described with reference to the operation flow diagram of FIG. 27.
第27図の学習動作フロー図に示す学習処理にあっては
、ステップS]で行なうルール部プリワイヤニューロの
前件部メンバシップ関数実現部10に対する重み値の初
期設定として、乱数を使用したことを特徴とする。それ
以外のステップ84〜S6の処理は第2図の第1実施例
と同じになる。In the learning process shown in the learning operation flow diagram of FIG. 27, random numbers are used as the initial setting of the weight value for the antecedent membership function realization unit 10 of the rule unit prewire neuro in step S]. It is characterized by The other processes in steps 84 to S6 are the same as in the first embodiment shown in FIG.
具体的には前件部メンバシップ関数実現部10について
は、第6図に示したように乱数を用いてランダムに重み
値を初期設定する。この場合、入力結線の重み値及び閾
値を乱数に基づいて設定する。また部分的に予め持って
いる知識があるときには、この知識に基づいた初期設定
を行ってもよい。Specifically, for the antecedent membership function realizing unit 10, weight values are initially set randomly using random numbers as shown in FIG. In this case, the weight value and threshold value of the input connection are set based on random numbers. Furthermore, if there is some knowledge that is previously held, initial settings may be made based on this knowledge.
[その他コ
尚、上記の実施例は第5A図に示したように2つの制御
人力XI、X2を対象としたファジィルールを実現する
ルール部プリワイヤニューロを例にとるものであったが
、制御入力は1または3以上の適宜の入力数としても良
いことは勿論である。[Other Notes: In addition, as shown in FIG. 5A, the above embodiment takes as an example the rule section pre-wired neuron that realizes fuzzy rules targeting the two human control forces XI and X2. Of course, the number of inputs may be 1 or 3 or more as appropriate.
また上記の実施例にあっては、第6,7図に示した
y=1/ (1+e−Wx″”) (2
3)となるメンバシップ関数を例にとるものであったが
、第28図に示すように2つのシグモイド関数ユニッ)
94−1.94−2のユニット出力を減算ユニット96
に与えて同図(b)のシグモイド関数を実現するように
しても良い。この場合のユニット出力yは、
y=1/(1
e ” l x″’ I ) I / (1e
−w2 X−I+ 2 )と表現することができる。In addition, in the above embodiment, y=1/ (1+e-Wx'') (2
3), but as shown in Figure 28, two sigmoid function units)
94-1. Subtract unit output of 94-2 unit 96
may be given to realize the sigmoid function shown in FIG. In this case, the unit output y is y=1/(1 e "l x"' I ) I / (1 e
−w2 X−I+ 2 ).
[発明の効果]
以上説明してきたように本発明によれば、前件部メンバ
シップ関数実現部には予め持っている知識に基づく重み
値の初期設定、または乱数を用いた重み値の初期設定、
さらには両者を併用した設定を行ない、一方、ルール部
及び後件部メンバシップ関数実現部についてはそれぞれ
予め持っている知識に基づく重み値の初期設定を行ない
、その後に前件部メンバシップ関数実現部のみを学習さ
せることで予め持っている知識を導入して初期設定を行
なったルール部及び後件部メンバシップ関数実現部の重
みを生かしながら前件部メンバシップ関数実現部の重み
調整を効率良く行なうことができ、任意の制御システム
をファジィルールで実現された後のより効率的な結線の
重み解析を実現することができる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the antecedent membership function realization unit can initialize weight values based on knowledge it has in advance or initialize weight values using random numbers. ,
Furthermore, settings are made using both of them, and on the other hand, the weight values are initialized for the rule part and the consequent part membership function realization part based on the knowledge that each has in advance, and then the antecedent part membership function is realized. By learning only the part, it is possible to efficiently adjust the weights of the antecedent membership function realization part while making use of the weights of the rule part and the consequent membership function realization part, which have been initialized by introducing the knowledge that they have in advance. It is possible to perform a more efficient weight analysis of connections after an arbitrary control system is realized using fuzzy rules.
第1図は本発明の原理説明図;
第2図は本発明の学習動作フロー図;
第3図は本発明のルール部プリワイヤニューロの実施例
構成図;
第4図は基本ユニット説明図;
第5A図は本発明のルール部プリワイヤニューロの具体
的な実施例構成図;
第5B図は第5A図のニューロングループ及び結線グル
ープの説明図;
第6図は本発明の前件部メンバシップ関数実現部の初期
設定説明図;
第7図は前件部のメンバシップ関数説明図;第8図は本
発明のルール部初期設定説明図;第9図は本発明のルー
ル部ユニット説明図;第10図は第9図のファジィルー
ル上1説明図:第11図は第9図のファジィルール上2
説明図;第12図は第9図のファジィルール上3説明図
:第13図は第9図のファジィルールL4説明図第14
図は第9図のファジィルール上5説明図;第15図は第
9図のファジィルールL6説明図;第16図は第9図の
ファジィルールヒフ説明図:第17図は第9図のファジ
ィルール上8説明図:第18図は本発明の後件部メンバ
シップ関数実現部の初期設定説明図;
第19図は本発明の重心計算実現部の初期設定説明図;
第20図は本発明のフェーズ・グループ対応表及びグル
ープ・結線対応表の設定説明図:第21図は本発明の学
習処理フロー図:第22図は本発明による学習処理の装
置構成図;第23図は第22図の結線毎に設けた学習調
整器構成図;
第24図は一般的な階層ニューラル・ネットワーク説明
図;
第25図は本発明の重み学習処理フロー図:第26図は
第25図の各部のパラメータ説明図;第27図は本発明
の他の実施例を示した動作フロー図;
第28図は本発明に用いる他のメンバシップ関数の説明
図である。
図中、
10:前件部メンバシップ関数実現部
12:ルール部
14:後件部メンバシップ関数実現部
16:入力部
18二重心計算実現部
20:基本ユニット
22:乗算部
24:加算部
26二閾値処理部
28−128−232−1〜32−438−1〜3B−
940−1,40−2:線形関数ユニット
30−1〜30−234−1〜34−8.94−1.9
4−2 :シグモイド関数ユニット
40:重心決定要素出力装置
42:重心算出装置
50:学習指示ユニット
52:学習スケジューラ
54:学習信号格納部
56:フェーズ・グループ対応テーブル58ニゲループ
・フェーズ対応テーブル60:学習収束判定部
70:学習ユニット
72:学習指示読取部
74:学習フラグ設定部
76:重み変更部
80:学習調整器
82;フラグ保存部
84:重み変更情報読取部
86二重み変更量調整部
88:重み演算部
90:重み保存部
92:重み変更量保存部
96二減算ユニツト
100:ルール部プリワイヤニューロ
(a)
全発明のル′
賀
ファジィルール
Ll:IFx[SS) O[SS) T)正N y(S
S)L2:IFXl(S s) ANDX2(SS)
THEN Y(LA)L3:rpm、A) ANDX2
(S S) THEN y(ss)L4:IFYl(L
A) ORxass) THEN Y(LA)L5:I
FXl(SS) oR5iz(LA)T HEN y<
ss>L6:正×l(S S) AND社(LA)π正
NV(1−A)L7:IFXl(LA) ANDX7L
A)鉗ENY(SS)L8:IFXKLA) ORX2
(L A) THEN Y(LA)(b)
一ル訃利期ろ幻ミ凝悶図
98図
41芒叩のルール詳ユニット巳光明囮
第9図
フェーズ:グループ対応表
グループ:結線対応表
(b)
第20図
c′J(tc)
I II II
−一一)−一一一
区
閥
C%、l(’J
q)
ゝ−−−)−一一一ノ
一一一−Y−−−−
区
(−一1−m−J
C%J C’J Oコ
一一一1−−−J
CJC’−の
1I II II
−一一一一一一1
0フ
」Fig. 1 is an explanatory diagram of the principle of the present invention; Fig. 2 is a learning operation flow diagram of the present invention; Fig. 3 is a configuration diagram of an embodiment of the rule section pre-wired neuron of the present invention; Fig. 4 is an explanatory diagram of the basic unit; FIG. 5A is a specific example configuration diagram of the rule section prewire neuron of the present invention; FIG. 5B is an explanatory diagram of the neuron group and connection group of FIG. 5A; FIG. 6 is an antecedent section membership of the present invention. FIG. 7 is an explanatory diagram of the membership function of the antecedent part; FIG. 8 is an explanatory diagram of the initial setting of the rule section of the present invention; FIG. 9 is an explanatory diagram of the rule section unit of the present invention; Figure 10 is an explanatory diagram of the fuzzy rule upper 1 in Figure 9; Figure 11 is an illustration of the fuzzy rule upper 2 in Figure 9.
Explanatory diagram: Fig. 12 is an explanatory diagram of the upper 3 fuzzy rules in Fig. 9; Fig. 13 is an explanatory diagram of fuzzy rule L4 in Fig. 9; 14th
Figure 15 is an explanatory diagram of fuzzy rule L6 in Figure 9; Figure 16 is an explanatory diagram of fuzzy rule H in Figure 9; Figure 17 is an explanatory diagram of fuzzy rule H in Figure 9. 8 explanatory diagrams on the rules: Fig. 18 is an explanatory diagram of the initial settings of the consequent membership function implementation unit of the present invention; Figure 19 is an explanatory diagram of the initial settings of the center of gravity calculation implementation unit of the invention; An explanatory diagram of the settings of the phase/group correspondence table and the group/connection correspondence table: Fig. 21 is a flow diagram of the learning process of the present invention: Fig. 22 is a diagram of the device configuration of the learning process according to the present invention; Fig. 23 is a diagram showing the configuration of the learning process of the present invention Fig. 24 is an explanatory diagram of a general hierarchical neural network; Fig. 25 is a flow diagram of the weight learning process of the present invention; Fig. 26 shows the parameters of each part in Fig. 25. Explanatory diagram; FIG. 27 is an operation flow diagram showing another embodiment of the present invention; FIG. 28 is an explanatory diagram of another membership function used in the present invention. In the figure, 10: Antecedent part membership function realization part 12: Rule part 14: Consequent part membership function realization part 16: Input part 18 Double center calculation realization part 20: Basic unit 22: Multiplication part 24: Addition part 26 Two threshold value processing units 28-128-232-1 to 32-438-1 to 3B-
940-1, 40-2: Linear function unit 30-1 to 30-234-1 to 34-8.94-1.9
4-2: Sigmoid function unit 40: Center of gravity determining element output device 42: Center of gravity calculation device 50: Learning instruction unit 52: Learning scheduler 54: Learning signal storage unit 56: Phase/group correspondence table 58 Niger loop/phase correspondence table 60: Learning Convergence determination section 70: Learning unit 72: Learning instruction reading section 74: Learning flag setting section 76: Weight changing section 80: Learning adjuster 82; Flag storage section 84: Weight change information reading section 86 Duplex change amount adjustment section 88: Weight calculation section 90: Weight storage section 92: Weight change amount storage section 96 Subtraction unit 100: Rule section Prewire neuro (a) All invention rules Fuzzy rule Ll: IFx[SS] O[SS) T) Correct Ny(S
S) L2: IFXl (S s) ANDX2 (SS)
THEN Y(LA)L3: rpm, A) ANDX2
(S S) THEN y(ss)L4:IFYl(L
A) ORxass) THEN Y(LA)L5:I
FXl(SS) oR5iz(LA)T HEN y<
ss>L6: Positive x l (S S) AND Co. (LA) π Positive NV (1-A) L7: IFXl (LA) ANDX7L
A) Force ENY (SS) L8: IFXKLA) ORX2
(LA) THEN Y (LA) (b) Ichiru Morijiro Phantom Concentration Diagram 98 Diagram 41 Detailed Rules for Awn Strike Unit Miko Myo Decoy Diagram 9 Phase: Group Correspondence Table Group: Connection Correspondence Table (b ) Figure 20 c'J(tc) I II II -11)-111 Ward C%, l('J q) ゝ---)-111-111-Y--- - Ward (-11-m-J C%J C'J Oko111--J CJC'-1I II II -1111110f)
Claims (5)
複数階層でなるルール部(12)、及び後件部メンバシ
ップ関数実現部(14)でなる階層ネットワークを有し
、前記ルール部(12)は前段の前件部メンバシップ関
数実現部(10)及び又は後段の後件メンバシップ関数
実現部(14)との間の全ユニット間を内部結合せずに
制御ルールに従って一部を内部結合して成り、入力され
る制御状態量(X_1、X_2、・・・X_n)に対応
する1又は制御操作量(Y)を出力する1又は複数のル
ール部プリワイヤニューロの学習方法に於いて、 前記前件部メンバシップ関数実現部(10)、ルール部
(12)、及び後件部メンバシップ関数実現部(14)
の各々に重み初期値を設定する第1過程と;予め準備さ
れた学習データを使用して前記前件部メンバシップ関数
実現部(10)のみを学習させる第2過程と; を備えたことを特徴とするルール部プリワイヤニューロ
の学習方法。(1) It has a hierarchical network consisting of an antecedent part membership function realization part (10), a rule part (12) consisting of one or more layers, and a consequent part membership function realization part (14), and the rule part (12) does not internally connect all the units between the antecedent membership function realization unit (10) in the previous stage and/or the consequent membership function realization unit (14) in the subsequent stage, but only some parts according to the control rule. In the learning method of one or more rule parts pre-wired neuro that is internally connected and outputs 1 or the control operation amount (Y) corresponding to the input control state quantities (X_1, X_2, ... X_n). and the antecedent membership function realization unit (10), the rule unit (12), and the consequent membership function realization unit (14).
a first step of setting initial weight values for each of; a second step of learning only the antecedent membership function realization unit (10) using training data prepared in advance; The learning method of the rule section pre-wired neuro is a feature.
いる知識に基づいて作成された重み初期値を前記前件部
メンバシップ関数実現部(10)、ルール部、(12)
、及び後件部メンバシップ関数実現部(14)の各々に
設定することを特徴とする請求項1記載のルール部プリ
ワイヤニューロの学習方法。(2) The initial weight values in the first process are set by the antecedent membership function realization unit (10), the rule unit (12), and the initial weight values created based on knowledge held in advance.
, and the consequent membership function realization unit (14), respectively.
メンバシップ関数実現部(10)に乱数を用いて作成さ
れた重み初期値を設定し、前記ルール部(12)及び後
件部メンバシップ関数実現部(14)には予め持ってい
る知識に基づいて作成された重み初期値を設定しことを
特徴とする請求項1記載のルール部プリワイヤニューロ
の学習方法。(3) To set the initial weight values in the first process, initial weight values created using random numbers are set in the antecedent membership function realization unit (10), 2. A learning method for a rule part prewire neuron according to claim 1, characterized in that initial weight values created based on knowledge held in advance are set in the subject membership function realization part (14).
現部(10)の重み初期値の設定は、予め持っている知
識で設定可能な重みは該知識で初期設定し、その他は乱
数を用いて初期設定することを特徴とする請求項1記載
のルール部プリワイヤニューロの学習方法。(4) In setting the initial weight values of the antecedent membership function realization unit (10) in the first step, weights that can be set based on knowledge held in advance are initialized using this knowledge, and other weights are set using random numbers. 2. The method of learning a rule section pre-wired neuron according to claim 1, wherein the initial setting is performed using a pre-wired neuron.
ンバシップ関数実現部(10)の結線毎に設けられた学
習フラグをオンすると共に、前記ルール部(12)及び
後件部メンバシップ関数実現部(14)の結線毎に設け
られた学習フラグをオフし、オン状態にある学習フラグ
を有する結線の重み値のみを学習処理により最適化する
ことを特徴とする請求項1記載のルール部プリワイヤニ
ューロの学習方法。(5) At the start of learning in the second process, a learning flag provided for each connection of the antecedent part membership function realization part (10) is turned on, and the rule part (12) and the consequent part membership The rule according to claim 1, characterized in that a learning flag provided for each connection of the function realization unit (14) is turned off, and only the weight value of a connection having a learning flag in an on state is optimized by learning processing. How to learn part prewire neuro.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2124702A JPH0424738A (en) | 1990-05-15 | 1990-05-15 | Learning method for prewired neuro of rule part |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2124702A JPH0424738A (en) | 1990-05-15 | 1990-05-15 | Learning method for prewired neuro of rule part |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0424738A true JPH0424738A (en) | 1992-01-28 |
Family
ID=14891982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2124702A Pending JPH0424738A (en) | 1990-05-15 | 1990-05-15 | Learning method for prewired neuro of rule part |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0424738A (en) |
-
1990
- 1990-05-15 JP JP2124702A patent/JPH0424738A/en active Pending
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