JPH04291602A - ファジィ制御方式 - Google Patents
ファジィ制御方式Info
- Publication number
- JPH04291602A JPH04291602A JP3056942A JP5694291A JPH04291602A JP H04291602 A JPH04291602 A JP H04291602A JP 3056942 A JP3056942 A JP 3056942A JP 5694291 A JP5694291 A JP 5694291A JP H04291602 A JPH04291602 A JP H04291602A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuzzy
- rule
- rules
- model
- control
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
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- Devices For Executing Special Programs (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
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
【０００１】［発明の目的］
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明は汎用的なファジィ制御コ
ントローラに用いられるファジィ推論方式に関する。
ントローラに用いられるファジィ推論方式に関する。
【０００３】
【従来の技術】最近、システムの数式モデル化が困難な
制御対象に対しファジィ制御を取り入れる試みが、多数
、行われている。現在、制御へのファジィルールの利用
としては大きく分けて次の２種類がある。
制御対象に対しファジィ制御を取り入れる試みが、多数
、行われている。現在、制御へのファジィルールの利用
としては大きく分けて次の２種類がある。
【０００４】（１）オペレータの経験則をルール化した
り、実際の操作履歴データを分析することによりオペレ
ータのファジィモデルを作成し、オペレータと同様の制
御を実現する。
り、実際の操作履歴データを分析することによりオペレ
ータのファジィモデルを作成し、オペレータと同様の制
御を実現する。
【０００５】（２）対象のモデル（ファジィモデルなど
）により、ある仮の操作量を与えたときの将来の状態を
予測し、予測値が目標をどの程度満足するかをファジィ
推論により評価する事により最適な操作量を決定する。
）により、ある仮の操作量を与えたときの将来の状態を
予測し、予測値が目標をどの程度満足するかをファジィ
推論により評価する事により最適な操作量を決定する。
【０００６】（１）はファジィ制御において最も一般的
に使われている方式であり、簡単にルール化できる。し
かし、ルールの中にオペレータの大局的な制御戦略が含
まれるため、それぞれのルールが複雑な相互作用を及ぼ
す。このため、オペレータの制御知識をただ並列に並べ
てもそのままでは有効に機能しない場合が多く、また、
一部のルールを変更したために全体のルールを設計しな
おさなくてはならない場合がよくある。さらに、制御目
的が変わると全面的にルールをつくり直さなくてはなら
ない。
に使われている方式であり、簡単にルール化できる。し
かし、ルールの中にオペレータの大局的な制御戦略が含
まれるため、それぞれのルールが複雑な相互作用を及ぼ
す。このため、オペレータの制御知識をただ並列に並べ
てもそのままでは有効に機能しない場合が多く、また、
一部のルールを変更したために全体のルールを設計しな
おさなくてはならない場合がよくある。さらに、制御目
的が変わると全面的にルールをつくり直さなくてはなら
ない。
【０００７】この点、（２）の制御方式だと、対象シス
テムのあいまいさを示すファジィモデルのルールと、制
御戦略を決定する部分に含まれるあいまいさを示してい
る目標評価ルールが明確に区別できるため、調整、設計
の方針がたてやすい。また、目標評価ルールに与える目
標ファジィ集合を変えてやるだけで、どんな制御目標に
も簡単に変更できる。以後これを、状態予測型ファジィ
制御方式と呼ぶことにする。
テムのあいまいさを示すファジィモデルのルールと、制
御戦略を決定する部分に含まれるあいまいさを示してい
る目標評価ルールが明確に区別できるため、調整、設計
の方針がたてやすい。また、目標評価ルールに与える目
標ファジィ集合を変えてやるだけで、どんな制御目標に
も簡単に変更できる。以後これを、状態予測型ファジィ
制御方式と呼ぶことにする。
【０００８】図２に従来の状態予測型ファジィ制御方式
のブロック図を示す。ただしここではモデルとしてファ
ジィモデルを用いている。図２において、１は前記仮操
作量をモデルに与える部分、２は状態を予測するための
ファジィモデル、３は予測値を評価するファジィ推論部
分、４は評価結果に応じて仮操作量を合成、または選択
する部分、５は現在の状態に応じて評価基準となる目標
値Ｂ＊を決定する部分である。
のブロック図を示す。ただしここではモデルとしてファ
ジィモデルを用いている。図２において、１は前記仮操
作量をモデルに与える部分、２は状態を予測するための
ファジィモデル、３は予測値を評価するファジィ推論部
分、４は評価結果に応じて仮操作量を合成、または選択
する部分、５は現在の状態に応じて評価基準となる目標
値Ｂ＊を決定する部分である。
【０００９】ファジィモデルは一般的にルール形式では
次のようになる。
次のようになる。
【００１０】
【数１】
【００１１】ここでｆ（）は含む関数を表す。また、ｘ
，ｕはそれぞれ状態ベクトル、入力ベクトルを示し、ｔ
は現在時刻、ｄｔはサンプリング周期を示す。
，ｕはそれぞれ状態ベクトル、入力ベクトルを示し、ｔ
は現在時刻、ｄｔはサンプリング周期を示す。
【００１２】また、
【００１３】
【数２】
【００１４】であり、Ａ，Ｂ は状態空間、Ｕ は入力
空間上で定義された参照ファジィ集合のラベルである。 ＮＡ，ＮＢ，ＮＵはそれぞれ定義された参照ファジィ集
合の数を表す。
空間上で定義された参照ファジィ集合のラベルである。 ＮＡ，ＮＢ，ＮＵはそれぞれ定義された参照ファジィ集
合の数を表す。
【００１５】状態予測型ファジィ制御のルールは、
【０
０１６】
０１６】
【数３】
【００１７】で与えられる。ここで、 Ｂ＊ ｊ は状
態空間上の目標を表す参照ファジィ数、ｕ ´｜ｔ は
仮操作量である。Ｕｊ は仮操作量として与えられるも
のなら何でも良く、結論部の ｕ｜ｔ が同じ Ｕｊ
になりさえすれば良い。
態空間上の目標を表す参照ファジィ数、ｕ ´｜ｔ は
仮操作量である。Ｕｊ は仮操作量として与えられるも
のなら何でも良く、結論部の ｕ｜ｔ が同じ Ｕｊ
になりさえすれば良い。
【００１８】しかし、状態予測型ファジィ制御方式は動
的なシステムを制御しようとする場合、次に示すような
２つの問題点がある。
的なシステムを制御しようとする場合、次に示すような
２つの問題点がある。
【００１９】第１の問題点は、システムの過去及び現在
の状態から、それぞれの仮操作量を与えたときの予測値
をモデルにより求め、さらにその予測値のそれぞれを目
標評価ルールにより評価するという２段構造のコントロ
ーラになっているため、推論速度が遅いと言う事である
。
の状態から、それぞれの仮操作量を与えたときの予測値
をモデルにより求め、さらにその予測値のそれぞれを目
標評価ルールにより評価するという２段構造のコントロ
ーラになっているため、推論速度が遅いと言う事である
。
【００２０】第２の問題点は、ファジィ推論がモデルと
目標評価の２段階に分かれているため、通常のフィード
バック型ファジィ制御ルールと同時に使用する場合など
、設計が難しく、扱いにくくなる。
目標評価の２段階に分かれているため、通常のフィード
バック型ファジィ制御ルールと同時に使用する場合など
、設計が難しく、扱いにくくなる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、状態
予測型ファジィ制御方式は、推論速度が遅い、通常のフ
ィードバック型ファジィ制御ルールと同時に使用する場
合など、設計が難しく、扱いにくくなる、という問題が
あった。
予測型ファジィ制御方式は、推論速度が遅い、通常のフ
ィードバック型ファジィ制御ルールと同時に使用する場
合など、設計が難しく、扱いにくくなる、という問題が
あった。
【００２２】本発明は、このような問題を解決するため
に創案されたものであり、推論時間を大幅に短縮、フィ
ードバック型ファジィ制御ルールとの同時使用も容易に
することが可能なファジィ制御方式を提供することを目
的とする。
に創案されたものであり、推論時間を大幅に短縮、フィ
ードバック型ファジィ制御ルールとの同時使用も容易に
することが可能なファジィ制御方式を提供することを目
的とする。
【００２３】［発明の構成］
【００２４】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ため、本発明のファジィ制御方式は、制御対象システム
への過去の操作量入力、過去および現在のシステム状態
量の観測値を用いてファジィ推論で出力操作量を決定す
るファジィ制御方式であって、ルール結論部で定義され
た操作によるシステムの状態量の予測値と制御目標値と
の適合度を評価するファジィ命題をファジィルール前件
部に設けてファジィ推論することを特徴としている。
ため、本発明のファジィ制御方式は、制御対象システム
への過去の操作量入力、過去および現在のシステム状態
量の観測値を用いてファジィ推論で出力操作量を決定す
るファジィ制御方式であって、ルール結論部で定義され
た操作によるシステムの状態量の予測値と制御目標値と
の適合度を評価するファジィ命題をファジィルール前件
部に設けてファジィ推論することを特徴としている。
【００２５】
【作用】本発明のファジィ制御方式では、状態予測型フ
ァジィ推論においてファジィモデルを用いた場合、ファ
ジィモデルで１つの仮操作量に対し予測に使用されるル
ールは全ルール中のごく一部であるという性質を利用し
、ファジィモデルのルールと評価ルールを一つの仮操作
量ごとにグループ化し、さらにモデルのルールと評価ル
ールを一体化することにより、一段のルールによって状
態予測型ファジィ制御と同様の効果を実現し、推論時間
を大幅に短縮、フィードバック型ファジィ制御ルールと
の同時使用も容易にする。
ァジィ推論においてファジィモデルを用いた場合、ファ
ジィモデルで１つの仮操作量に対し予測に使用されるル
ールは全ルール中のごく一部であるという性質を利用し
、ファジィモデルのルールと評価ルールを一つの仮操作
量ごとにグループ化し、さらにモデルのルールと評価ル
ールを一体化することにより、一段のルールによって状
態予測型ファジィ制御と同様の効果を実現し、推論時間
を大幅に短縮、フィードバック型ファジィ制御ルールと
の同時使用も容易にする。
【００２６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。
る。
【００２７】図１は本発明の一実施例のファジィ制御方
式を説明するためのブロック図である。
式を説明するためのブロック図である。
【００２８】従来のファジィ制御方式の数３に示すルー
ルにおいてファジィモデルに与える仮操作量ｕ ´に数
４、数５の制限を加え、仮操作量はファジィモデル前件
部で使用した操作量の参照ファジィ集合と同じものを使
い、しかもそれらは互いに素であるとする。すると、フ
ァジィモデルのルールと目標評価ルール（状態予測型フ
ァジィ制御ルール）とは、簡単なグループ化ができる。 数５の条件は、仮操作量が非ファジィ値である場合は自
動的に満足している。
ルにおいてファジィモデルに与える仮操作量ｕ ´に数
４、数５の制限を加え、仮操作量はファジィモデル前件
部で使用した操作量の参照ファジィ集合と同じものを使
い、しかもそれらは互いに素であるとする。すると、フ
ァジィモデルのルールと目標評価ルール（状態予測型フ
ァジィ制御ルール）とは、簡単なグループ化ができる。 数５の条件は、仮操作量が非ファジィ値である場合は自
動的に満足している。
【００２９】
【数４】
【００３０】
【数５】
【００３１】すなわち、ファジィモデルにＵｉを加えた
ときは、前件部に命題（ｕ｜ｔ ＝Ｕｉ ） を持たな
いファジィモデルルールは前件部適合度が０ となり使
用しない。（ｕ｜ｔ ＝Ｕｉ ） を持つルールも、そ
の命題の適合度は１．０ となるのでその命題は除いて
考えて良い。このことを利用するとファジィモデルのル
ールの中から仮操作量ごとに関係するルールのみを抜き
出してグループ化できる。例として次のようなファジィ
モデルを考える。
ときは、前件部に命題（ｕ｜ｔ ＝Ｕｉ ） を持たな
いファジィモデルルールは前件部適合度が０ となり使
用しない。（ｕ｜ｔ ＝Ｕｉ ） を持つルールも、そ
の命題の適合度は１．０ となるのでその命題は除いて
考えて良い。このことを利用するとファジィモデルのル
ールの中から仮操作量ごとに関係するルールのみを抜き
出してグループ化できる。例として次のようなファジィ
モデルを考える。
【００３２】
【数６】
【００３３】ここで条件数３より
【００３４】
【数７】
【００３５】と設定すると、状態予測型ファジィ制御ル
ールは次の２つが存在する。
ールは次の２つが存在する。
【００３６】
【数８】
【００３７】ここでＲＲ１ に関係するファジィモデル
ルールについて考えると、（ｕ´｜ｔ ＝ＵＡ）を条件
として持たないＲ３、Ｒ４は無視でき、Ｒ１、Ｒ２につ
いては（ｕ´｜ｔ ＝ＵＡ）を消去して、次のように対
応づけられる。
ルールについて考えると、（ｕ´｜ｔ ＝ＵＡ）を条件
として持たないＲ３、Ｒ４は無視でき、Ｒ１、Ｒ２につ
いては（ｕ´｜ｔ ＝ＵＡ）を消去して、次のように対
応づけられる。
【００３８】＜仮操作量ｕ ´｜ｔ としてＵＡを使用
した場合に関係するルール群Ｍ｜ｕ´＝ＵＡ ＞
した場合に関係するルール群Ｍ｜ｕ´＝ＵＡ ＞
【００
３９】
３９】
【数９】
【００４０】ｕ ´＝ＵＢ と考えても同様のルール群
Ｍ｜ｕ´＝ＵＢ ができる。これらのルール群はお互い
に全く干渉はせず、仮操作量として与える値もあらかじ
めあたえられているため、モデルルーム部分に現在の状
態量と過去の状態量及び操作量さえ与えてやれば、その
まま（ｕ｜ｔ ＝ＵＡ）を出力すべき割合がでてくる。 つまり１つのルール群が従来の１つの状態フィードバッ
ク型ファジィ制御ルールと同様に扱えるようになる。
Ｍ｜ｕ´＝ＵＢ ができる。これらのルール群はお互い
に全く干渉はせず、仮操作量として与える値もあらかじ
めあたえられているため、モデルルーム部分に現在の状
態量と過去の状態量及び操作量さえ与えてやれば、その
まま（ｕ｜ｔ ＝ＵＡ）を出力すべき割合がでてくる。 つまり１つのルール群が従来の１つの状態フィードバッ
ク型ファジィ制御ルールと同様に扱えるようになる。
【００４１】さらに、上述の性質を利用すると、それぞ
れのルール群を一体化して１つのファジィ制御ルールに
する事ができる。すなわち、ルール結論部で定義された
操作による状態量の予測値と現在の制御目的との適合度
を評価するファジィ命題をルール前件部に設ける事によ
り、ファジィモデルによる予測を直接行うことなく、１
段ファジィ推論のみで状態予測型ファジィ制御と同じ効
果を実現する事か可能である。
れのルール群を一体化して１つのファジィ制御ルールに
する事ができる。すなわち、ルール結論部で定義された
操作による状態量の予測値と現在の制御目的との適合度
を評価するファジィ命題をルール前件部に設ける事によ
り、ファジィモデルによる予測を直接行うことなく、１
段ファジィ推論のみで状態予測型ファジィ制御と同じ効
果を実現する事か可能である。
【００４２】上述の例でいうとルール群Ｍ｜ｕ´＝ＵＡ
を数１０の様に一体化できる。
を数１０の様に一体化できる。
【００４３】
【数１０】
【００４４】上記ファジィ推論において、ファジィ演算
としてＭａｘ−Ｍｉｎ演算法以外を使用した場合や、結
論部が数式のファジィモデルルールの場合、必ずしも全
く同様の推論結果を得ることはできないが、ほぼ同じ効
果が得られる。
としてＭａｘ−Ｍｉｎ演算法以外を使用した場合や、結
論部が数式のファジィモデルルールの場合、必ずしも全
く同様の推論結果を得ることはできないが、ほぼ同じ効
果が得られる。
【００４５】
【発明の効果】本発明によれば、ファジィモデルのルー
ルと評価ルールを一つの仮操作量ごとにグループ化し、
さらに予測ルールと目標評価ルールを一体化して１つの
ファジィ制御ルールとすることにより、一段のルールに
よって状態予測型制御と同様の効果を実現し、推論時間
を大幅に短縮、フィードバック型ファジィ制御ルールと
の同時使用も容易になる。
ルと評価ルールを一つの仮操作量ごとにグループ化し、
さらに予測ルールと目標評価ルールを一体化して１つの
ファジィ制御ルールとすることにより、一段のルールに
よって状態予測型制御と同様の効果を実現し、推論時間
を大幅に短縮、フィードバック型ファジィ制御ルールと
の同時使用も容易になる。
【図１】本発明の一実施例のファジィ制御方式を説明す
るためのブロック図である。
るためのブロック図である。
【図２】従来の状態予測型ファジィ制御方式を説明する
ためのブロック図である。
ためのブロック図である。
Claims (1)
- 【請求項１】制御対象システムへの過去の操作量入力、
過去および現在のシステム状態量の観測値を用いてファ
ジィ推論で出力操作量を決定するファジィ制御方式であ
って、ルール結論部で定義された操作によるシステムの
状態量の予測値と制御目標値との適合度を評価するファ
ジィ命題をファジィルール前件部に設けてファジィ推論
することを特徴とするファジィ制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3056942A JPH04291602A (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | ファジィ制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3056942A JPH04291602A (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | ファジィ制御方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04291602A true JPH04291602A (ja) | 1992-10-15 |
Family
ID=13041600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3056942A Withdrawn JPH04291602A (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | ファジィ制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04291602A (ja) |
-
1991
- 1991-03-20 JP JP3056942A patent/JPH04291602A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980514 |