JPH04291603A - ファジィ制御方式 - Google Patents
ファジィ制御方式Info
- Publication number
- JPH04291603A JPH04291603A JP3056943A JP5694391A JPH04291603A JP H04291603 A JPH04291603 A JP H04291603A JP 3056943 A JP3056943 A JP 3056943A JP 5694391 A JP5694391 A JP 5694391A JP H04291603 A JPH04291603 A JP H04291603A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuzzy
- rules
- manipulated variable
- fuzzy control
- temporary
- 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- Withdrawn
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- Feedback Control In General (AREA)
- Devices For Executing Special Programs (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−ラに用いられるファジィ推論方式に関する。
ントロ−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−ルの利用方法
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−ルの利用方法
としては大きく分けて次の２種類がある。
【０００４】（１）オペレ−タの経験則をル−ル化した
り、実際の操作履歴デ−タを分析することによりオペレ
−タのファジィモデルを作成し、オペレ−タと同様の制
御を実現する。
り、実際の操作履歴デ−タを分析することによりオペレ
−タのファジィモデルを作成し、オペレ−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）の方式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−ル化でき
る。しかし、ル−ルの中にオペレ−タの大局的な制御戦
略が含まれるため、それぞれのル−ルが複雑な相互作用
を及ぼす。このため、オペレ−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、１部のル−ルを変更したために全体のル−ルを設
計しなおさなくてはならない場合があよくある。さらに
、制御目的が変わると全面的にル−ルをつくり直さなく
てはならない。
一般的に使われている方式であり、簡単にル−ル化でき
る。しかし、ル−ルの中にオペレ−タの大局的な制御戦
略が含まれるため、それぞれのル−ルが複雑な相互作用
を及ぼす。このため、オペレ−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、１部のル−ルを変更したために全体のル−ルを設
計しなおさなくてはならない場合があよくある。さらに
、制御目的が変わると全面的にル−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−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−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−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−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−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−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
ために、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と、過去および現在のシステム
状態量の観測値から、ファジィモデルを用いてシステム
の状態予測値をそれぞれの仮操作量について別々に求め
、目的評価の為のファジィル−ルでそれぞれの予測値の
制御目標値との適合度を評価し、この適合度を用いて最
適な操作量を決定するファジィ制御方式であって、仮操
作量が互いに素であるという条件を加え、与えられた仮
操作量ごとに前記ファジィモデルのル−ルの中から関係
するル−ルごとにグル−プ化し、あらかじめ仮操作量を
設定することを特徴としている。
ために、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と、過去および現在のシステム
状態量の観測値から、ファジィモデルを用いてシステム
の状態予測値をそれぞれの仮操作量について別々に求め
、目的評価の為のファジィル−ルでそれぞれの予測値の
制御目標値との適合度を評価し、この適合度を用いて最
適な操作量を決定するファジィ制御方式であって、仮操
作量が互いに素であるという条件を加え、与えられた仮
操作量ごとに前記ファジィモデルのル−ルの中から関係
するル−ルごとにグル−プ化し、あらかじめ仮操作量を
設定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
−ルは全ル−ル中のごく１部であるという性質を利用し
、ファジィモデルのル−ルと評価ル−ルを１つの仮操作
量ごとにグル−プ化しあらかじめ仮操作量を設定してお
くことにより、推論時間を短縮させ、フィ−ドバック型
ファジィ制御ル−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
−ルは全ル−ル中のごく１部であるという性質を利用し
、ファジィモデルのル−ルと評価ル−ルを１つの仮操作
量ごとにグル−プ化しあらかじめ仮操作量を設定してお
くことにより、推論時間を短縮させ、フィ−ドバック型
ファジィ制御ル−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。 以上のことは、結論部が数式のファジィモデルルールの
場合も全く同様である。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。このことにより、フィ−ドバック
型ファジィ制御ル−ルと図２の４の合成・選択部を共有
することができ、同時使用が容易になる。
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。 以上のことは、結論部が数式のファジィモデルルールの
場合も全く同様である。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。このことにより、フィ−ドバック
型ファジィ制御ル−ルと図２の４の合成・選択部を共有
することができ、同時使用が容易になる。
【００４１】また、それぞれの仮操作量に対して使用す
るモデルル−ルの数が最小限になるため、推論速度も大
幅に向上する。
るモデルル−ルの数が最小限になるため、推論速度も大
幅に向上する。
【００４２】
【発明の効果】本発明によれば、ファジィモデルのル−
ルと目標評価ル−ルを一つの仮操作量ごとにグル−プ化
しあらかじめ仮操作量を設定しておくことにより、推論
時間を大幅に短縮、フィ−ドバッグ型ファジィ制御ル−
ルとの同時使用も容易にする。
ルと目標評価ル−ルを一つの仮操作量ごとにグル−プ化
しあらかじめ仮操作量を設定しておくことにより、推論
時間を大幅に短縮、フィ−ドバッグ型ファジィ制御ル−
ルとの同時使用も容易にする。
【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と
、過去および現在のシステム状態量の観測値から、ファ
ジィモデルを用いてシステムの状態予測値をそれぞれの
仮操作量について別々に求め、目的評価の為のファジィ
ル−ルでそれぞれの予測値の制御目標値との適合度を評
価し、この適合度を用いて最適な操作量を決定するファ
ジィ制御方式であって、仮操作量が互いに素であるとい
う条件を加え、与えられた仮操作量ごとに前記ファジィ
モデルのル−ルの中から関係するル−ルごとにグル−プ
化し、あらかじめ仮操作量を設定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 |
|---|---|---|---|
| JP3056943A JPH04291603A (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 |
|---|---|---|---|
| JP3056943A JPH04291603A (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | ファジィ制御方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04291603A true JPH04291603A (ja) | 1992-10-15 |
Family
ID=13041630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3056943A Withdrawn JPH04291603A (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | ファジィ制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04291603A (ja) |
-
1991
- 1991-03-20 JP JP3056943A patent/JPH04291603A/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 |