JPH044401A - Fuzzy control rule auto-tuning device - Google Patents

Fuzzy control rule auto-tuning device

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JPH044401A
JPH044401A JP2106258A JP10625890A JPH044401A JP H044401 A JPH044401 A JP H044401A JP 2106258 A JP2106258 A JP 2106258A JP 10625890 A JP10625890 A JP 10625890A JP H044401 A JPH044401 A JP H044401A
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Ritsu Katayama
片山 立
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To tune a fuzzy control rule even when the difference (initial response deviation) between an ideal response and response by an initial control rule is somewhat larger by applying fuzzy inference to the inference of the consequent correcting amount of the fuzzy control rule. CONSTITUTION:A fuzzy inference means 11 for tuning operates the basic consequent correcting amount of a fuzzy control rule from a response deviation which is the difference between an ideal response value stored in an ideal response value storing means 8 and a controlled response value stored in a controlled response value storing means 7 and the varying amount of the response deviation on the basis of a membership function for tuning stored in a fuzzy knowledge storing means 10 for tuning and a fuzzy rule for tuning. The consequent section of the fuzzy control rule is corrected from the basic correcting amount obtained from the operation and the degree of materialization of the fuzzy control rule stored in a means 6 for storing the degree of materialization of the fuzzy control rule. Therefore, the fuzzy control rule can be tuned precisely, because precise correction can be performed in accordance with the response deviation and magnitude of the deviation.

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は、ファジィ制御ルールに基づいて制御を行うフ
ァジィ制御装置において最適な制御ができるように、自
動的にファジィ制御ルールの調整・修正を行うファジィ
制御ルール自動チューニング装置に関する。
Detailed Description of the Invention (a) Industrial Application Field The present invention automatically adjusts and corrects fuzzy control rules so that optimal control can be achieved in a fuzzy control device that performs control based on fuzzy control rules. The present invention relates to a fuzzy control rule automatic tuning device that performs.

(ロ)従来の技術 ファジィ制御は、メンバシップ関数とファジィ制御ルー
ルからなるファジィ知識に基づいて、例えば制御(応答
)偏差やその差分情報から制御対象に応じた最適な操作
量を演算により求めて制御を行う。これにより、従来の
PID(比例、積分、微分)制御などでは得られない非
線形で且つ可変ゲインが容易に実現でき、高精度の制御
が可能である。このため、非常に多くの制御系への適用
がされている。
(b) Conventional technology Fuzzy control is based on fuzzy knowledge consisting of membership functions and fuzzy control rules, and calculates the optimal manipulated variable according to the controlled object from, for example, control (response) deviation and its difference information. Take control. As a result, nonlinear and variable gains that cannot be obtained with conventional PID (proportional, integral, differential) control can be easily realized, and highly accurate control is possible. For this reason, it has been applied to a large number of control systems.

良好なファジィ制御を行うためには、制御対象に適した
ファジィ知識を構築する必要がある。そこで、例えば、
[自己調整ファジィ制御装置の設計J  (1989年
、第5回ファジィシステムシンポジウム講演論文集、第
89頁乃至第94頁)では、前件部変数として制御偏差
、制御偏差の1階差分、制御偏差の2階差分をとり、後
件部変数として操作量の1階差分をとり、3つの前件部
変数を夫々N(negative :負) 、Z (z
ero:零) 、P (positive:正)にファ
ジィ分割した結果から得られるファジィ制御ルールから
構成されるファジィ制御装置において、ファジィ制御装
置の入出力値を規格化するスケーリングファクタを学習
により調整した後、制御動作中に制御応答がサンプリン
グにより得られた時点で、ファジィ制御ルールの結論部
(後件部における操作量)を修正して目標の応答を得る
ようにファジィ制御ルールの自動チューニングを行って
いる。
In order to perform good fuzzy control, it is necessary to construct fuzzy knowledge suitable for the controlled object. So, for example,
[Design of Self-Adjusting Fuzzy Control Devices J (1989, Proceedings of the 5th Fuzzy System Symposium, pp. 89 to 94) describes control deviation, first-order difference of control deviation, and control deviation as antecedent variables. Take the second-order difference of the manipulated variable as the consequent variable, take the first-order difference of the manipulated variable as the consequent variable, and set the three antecedent variables as N (negative) and Z (z
In a fuzzy control device composed of fuzzy control rules obtained from the fuzzy division results into ero: zero) and P (positive: positive), after adjusting the scaling factor that normalizes the input and output values of the fuzzy control device through learning. When a control response is obtained by sampling during control operation, the fuzzy control rule is automatically tuned to correct the conclusion part (the manipulated variable in the consequent part) of the fuzzy control rule to obtain the target response. There is.

(ハ)発明が解決しようとする課題 しかしながら、上述の自動チューニングでは、ファジィ
制御ルールの結論部の基本的な修正量を、サンプリング
時における理想応答波形と制御 。
(c) Problems to be Solved by the Invention However, in the automatic tuning described above, the basic modification amount of the conclusion part of the fuzzy control rule is determined based on the ideal response waveform at the time of sampling.

応答波形との差である応答偏差、及びそれ以前の応答偏
差との変化分について、夫々正か負かあるいは零かとい
った情報のみによって決定しており(最終的な修正量は
、基本的な修正量に各ファジィ制御ルールの成立度を掛
けたもの)、応答偏差や応答偏差の変化分の大きさに応
じたきめこまかなファジィ制御ルールの結論部の修正が
できなかった。
The response deviation, which is the difference from the response waveform, and the change from the previous response deviation are determined only based on information such as whether they are positive, negative, or zero (the final correction amount is determined by the basic correction (the amount multiplied by the probability of each fuzzy control rule being met), it was not possible to make fine-grained corrections to the conclusion part of the fuzzy control rule according to the response deviation or the magnitude of the change in the response deviation.

このため、理想応答波形と修正前のファジィ制御ルール
に基づく制御応答波形との差が大きい場合には、チュー
ニングの収束効率は必ずしも良くはなかった。
Therefore, when the difference between the ideal response waveform and the control response waveform based on the fuzzy control rule before modification is large, the convergence efficiency of tuning is not necessarily good.

本発明は、斯様な点に鑑みて成されたもので、理想応答
と制御応答との差である応答偏差や応答偏差の変化分の
大きさに応じて、ファジィ制御ルールの精密なチューニ
ングを自動的に行うファジィ制御ルール自動チューニン
グ装置を提供するものである。
The present invention has been made in view of the above points, and it is possible to perform precise tuning of fuzzy control rules according to the response deviation, which is the difference between the ideal response and the control response, and the magnitude of the change in the response deviation. The present invention provides a fuzzy control rule automatic tuning device that performs automatic tuning.

(ニ)課題を解決するための手段 本発明は、メンバシップ関数とファジィ制御ルールに基
づいて、制御応答値を予め設定された目標値へと制御す
るファジィ制御装置に対して、前記ファジィ制御ルール
の修正を行うファジィ制御ルール自動チューニング装置
であって、制御応答値を記憶する制御応答値記憶手段と
、得た制御応答値に対する前記ファジィ制御ルールの成
立度を記憶するルール成立度記憶手段と、ファジィ制御
装置の制御において理想的な応答値を記憶する理想応答
値記憶手段と、理想的な応答値と制御応答値の差である
応答偏差及びその応答偏差の変化分の大きさに応じて前
記ファジィ制御ルールの後件部の値を修正するためのチ
ューニング用メンバシップ関数及びチューニング用ファ
ジィルールを記憶するチューニング用ファジィ知識記憶
手段と、該チューニング用ファジィ知識記憶手段に記憶
されたチューニング用メンバシップ関数及びチューニン
グ用ファジィルールに基づいて、前記ルール成立度記憶
手段に記憶された前記ファジィ制御ルールの成立度と、
前記理想応答値記憶手段に記憶された理想的な応答値と
前記制御応答記憶手段に記憶された制御応答値の差であ
る応答偏差及びその応答偏差の変化分の大きさとから前
記ファジィ制御ルールの後件部の値を修正するチューニ
ング用ファジィ推論手段とを備えるものである。
(d) Means for Solving the Problems The present invention provides a fuzzy control device that controls a control response value to a preset target value based on a membership function and a fuzzy control rule. A fuzzy control rule automatic tuning device that corrects the following: control response value storage means for storing a control response value; rule establishment degree storage means for storing the degree of establishment of the fuzzy control rule with respect to the obtained control response value; ideal response value storage means for storing an ideal response value in control of the fuzzy control device; A tuning fuzzy knowledge storage means for storing a tuning membership function and a tuning fuzzy rule for modifying the value of the consequent of a fuzzy control rule, and a tuning membership stored in the tuning fuzzy knowledge storage means. the degree of fulfillment of the fuzzy control rule stored in the rule degree storage means based on the function and the fuzzy rule for tuning;
The fuzzy control rule is calculated based on the response deviation which is the difference between the ideal response value stored in the ideal response value storage means and the control response value stored in the control response storage means and the magnitude of the change in the response deviation. and a tuning fuzzy inference means for modifying the value of the consequent.

(ホ)作用 チューニング用ファジィ推論手段では、チューニング用
ファジィ知識記憶手段に記憶されたチューニング用メン
バシップ関数及びチューニング用ファジィルールに基づ
いて、理想応答値記憶手段に記憶された理想的な応答値
と制御応答記憶手段に記憶された制御応答値の差である
応答偏差及びその応答偏差の変化分の大きさとからファ
ジィ制御ルールの後件部の修正する基本的な修正量を演
算し、この演算により得られた基本的な修正量とルール
成立度記憶手段に記憶された前記ファジィ制御ルールの
成立度とから、ファジィ制御ルールの後件部の修正を行
う。これにより、応答偏差と応答偏差の大きさに応じた
精密な修正がされる。
(E) The fuzzy inference means for action tuning uses the ideal response value stored in the ideal response value storage means based on the membership function for tuning and the fuzzy rule for tuning stored in the fuzzy knowledge storage means for tuning. The basic amount of correction for the consequent of the fuzzy control rule is calculated from the response deviation, which is the difference between the control response values stored in the control response storage means, and the magnitude of the change in the response deviation. The consequent part of the fuzzy control rule is corrected based on the obtained basic modification amount and the degree of fulfillment of the fuzzy control rule stored in the rule degree storage means. As a result, precise correction is made according to the response deviation and the magnitude of the response deviation.

(へ)実施例 第1図は、本発明のファジィ制御ルール自動チューニン
グ装置とチューニング対象となるファジィ制御装置の一
実施例の概略構成図である。
(F) Embodiment FIG. 1 is a schematic diagram of an embodiment of the fuzzy control rule automatic tuning device of the present invention and a fuzzy control device to be tuned.

(1)はファジィ制御装置で、ファジィ制御ルール及び
メンバシップ関数が記憶されたファジィ制御知識ベース
(2)、該ファジィ制御知識ベース(2)に記憶された
ファジィ制御ルール及びメンバシップ関数に基づいて推
論を行い制御対象(4)の制御を行うファジィ推論部(
3)から成る。
(1) is a fuzzy control device, which uses a fuzzy control knowledge base (2) in which fuzzy control rules and membership functions are stored; A fuzzy inference unit (
3).

ファジィ制御装置(1)では、ファジィ推論部(3)に
おいて、設定値rと現在のサンプル時点jにおける制御
応答y、との制御偏差el、及びその制御偏差の1階差
分Δe、より、ファジィ制御知識ベース(2)に記憶さ
れたファジィ制御ルールに基づいて操作量の1階差分Δ
U、を算出し、更に、 uj=u)、十Δuj により操作量U、を求める。そして、制御対象(4)に
この操作量U、を加えることで制御対象(4)の制御を
行う。
In the fuzzy control device (1), the fuzzy inference unit (3) performs fuzzy control based on the control deviation el between the set value r and the control response y at the current sample time j, and the first-order difference Δe of the control deviation. The first-order difference Δ of the manipulated variable is calculated based on the fuzzy control rule stored in the knowledge base (2).
U, is calculated, and further, the manipulated variable U is determined by uj=u) and Δuj. Then, by adding this operation amount U to the controlled object (4), the controlled object (4) is controlled.

(5)は、ファジィ制御装置(1)のファジィ制御知識
ベース(2)に記憶されたファジィ制御ルールのチュー
ニングを自動的に行うファジィ制御ルール自動チューニ
ング装置で、ファジィ制御推論部(3)において最新(
現在)のサンプル時点jからSサンプル前までの制御応
答に対して成立したファジィ制御ルールの成立度を記憶
しておくルール成立度記憶手段としてのルール成立度記
憶テーブル(6)、同様に最新のサンプル時点jからS
サンプル前までの制御応答値を記憶しておく制御応答値
記憶手段としての応答波形記憶テーブル(7)(第12
図参照)、制御対象(4)に対するファジィ制御におい
て理想的な応答値y、6が予め記憶された理想応答値記
憶手段としての理想応答波形記憶テーブル(8)(第1
3図参照、第13図では応答偏差e 、 6についても
示しである)、理想応答波形記憶テーブル(8)に記憶
された理想的な応答値Yi°から応答波形記憶テーブル
(7)に記憶された実際に得られた制御応答値を引いた
応答偏差e 、 6、およびこの応答偏差e1°とSサ
ンプル前のe、−1°との差Δe1°を求める制御性能
評価部(9)を備えている。更にこのファジィ制御ルー
ル自動チューニング装置(5)は、制御性能評価部(9
)で得られた応答偏差e 、 0、およびSサンプル間
の応答偏差の変化分Δe 、 6の大きさ基づいて、フ
ァジィ制御ルールの後件部の値を修正するためのチュー
ニング用ファジィルールとメンバシップ関数が記憶され
たチューニング用ファジィ知識手段としてのチューニン
グ用ファジィ知識ベース(10)、該チューニング用フ
ァジィ知識ベース(10)に記憶されたチューニング用
ファジィルールとメンバシップ関数に基づいてファジィ
制御ルールの後件部の修正を行うチューニング用ファジ
ィ推論手段としてのチューニング用ファジィ推論部(1
1)を備える。
(5) is a fuzzy control rule automatic tuning device that automatically tunes the fuzzy control rules stored in the fuzzy control knowledge base (2) of the fuzzy control device (1). (
The rule establishment degree storage table (6) serves as a rule establishment degree storage means for storing the degree of establishment of the fuzzy control rule that was established for the control responses from sample time j of the current sample up to S samples ago, and similarly the latest sample time j to S
Response waveform storage table (7) (12th
(see figure), an ideal response waveform storage table (8) (first
(See Fig. 3, Fig. 13 also shows the response deviation e, 6), which is stored in the response waveform storage table (7) from the ideal response value Yi° stored in the ideal response waveform storage table (8). The control performance evaluation unit (9) calculates a response deviation e,6 obtained by subtracting the actually obtained control response value, and a difference Δe1° between this response deviation e1° and e,−1° before S samples. ing. Furthermore, this fuzzy control rule automatic tuning device (5) has a control performance evaluation section (9).
) Tuning fuzzy rules and members for modifying the value of the consequent part of the fuzzy control rule based on the response deviation e, 0 obtained by A fuzzy knowledge base for tuning (10) as a fuzzy knowledge means for tuning in which ship functions are stored, and a fuzzy control rule is created based on the fuzzy rules for tuning and membership functions stored in the fuzzy knowledge base for tuning (10). Tuning fuzzy inference unit (1) as a tuning fuzzy inference means for modifying the consequent part
1).

まず、ファジィ制御装置(1)の動作について説明する
。尚、本実施例では、簡単のために、ファジィ制御ルー
ルには後件部が実数値であるような簡易推論を用いるも
のとする。
First, the operation of the fuzzy control device (1) will be explained. In this embodiment, for simplicity, it is assumed that a simple inference in which the consequent part is a real value is used in the fuzzy control rule.

今、ファジィ制御ルールは、前件部変数に制御偏差el
と制御偏差の1階差分八〇、をとり、後件部変数に操作
量の1階差分ΔU、をとるものとする。
Now, the fuzzy control rule sets the control deviation el to the antecedent variable.
Let us take the first-order difference 80 of the control deviation and the first-order difference ΔU of the manipulated variable as the consequent variable.

制御偏差e、と制御偏差の1階差分Δe1のファジィ分
割は任意であるが、ここでは制御偏差elと制御偏差の
1階差分△e、を、第2図に示す様に、いずれも7つ(
N B : negative big、 NM :n
egative mediumSN S : nega
tive small、 Z 0: zero、 P 
S  : positive  small、 P M
 : positivemedium、、P B : 
positive big)に分割し、第3図に示すよ
うな13個のファジィ制御ルールを設定する。熱論、第
3図の空白部分に更にルールが追加されても構わない。
Although the fuzzy division of the control deviation e and the first-order difference Δe1 between the control deviations is arbitrary, here we divide the control deviation el and the first-order difference Δe between the control deviations into seven parts, as shown in Figure 2. (
NB: negative big, NM: n
aggressive mediumSN S: nega
tive small, Z 0: zero, P
S: positive small, PM
: positive medium, PB:
positive, big), and set 13 fuzzy control rules as shown in FIG. It's okay to add more rules to the blank spaces in Figure 3.

第3図に示すファジィ制御ルールは次のように表される
The fuzzy control rule shown in FIG. 3 is expressed as follows.

R1:IF eIis NB、△ei  is ZO,
Tt(EN△+g is NBR2:IF ei is
 NM+ΔeIis ZO,THENΔJ is NM
R3:IF ei  is NS、Δel is ZO
,THENΔul is N5R4:rFel  is
 ZO,Δe)  is NB、THEN△ui is
 NBRll:IF e)  is PS、△ei i
s ZO,THENΔJ is PSR12:IF e
i  is PM、△eIis ZO,Tt(ENΔu
Iis PMR13:IF el is PB、Δei
 is ZO,THENΔJ is PB但し、最新(
現在)のサンプル時点をJとし、e+=r−yi  +
 Δe i=e j −e i−。
R1: IF eIs NB, △ei is ZO,
Tt(EN△+g is NBR2:IF ei is
NM+ΔeIis ZO, THENΔJ is NM
R3: IF ei is NS, Δel is ZO
, THENΔul is N5R4:rFel is
ZO, Δe) is NB, THEN △ui is
NBRll:IF e) is PS, △ei i
s ZO, THENΔJ is PSR12:IF e
i is PM, △eIis ZO, Tt(ENΔu
Iis PMR13: IF el is PB, Δei
is ZO, THENΔJ is PB However, the latest (
Let J be the sample point in time (current), and e+=r−yi +
Δe i=e j −e i−.

ΔuI=u+  uj−1 r:設定値、y、二制御応答、e、二制御偏差、Δe、
二制御偏差の1階差分、△u、:操作量U、の1階差分
である。
ΔuI=u+uj−1 r: set value, y, two-control response, e, two-control deviation, Δe,
The first-order difference between the two control deviations, Δu, is the first-order difference between the manipulated variable U.

前件部のメンバシップ関数は第2図に示した通りであり
、後件部のメンバシップ関数を第4図に示す。本実施例
では、後件部のメンバシップ関数は、実数値り、(i=
1〜7)に置き換えたものである。
The membership function of the antecedent part is as shown in FIG. 2, and the membership function of the consequent part is shown in FIG. In this example, the membership function of the consequent part is a real-valued number (i=
1 to 7).

ファジィ制御装置の入力ei、Δe]が与えられたとき
、出力Δu1は次式で得られる。
When the inputs ei, Δe] of the fuzzy control device are given, the output Δu1 is obtained by the following equation.

但し、w、は1番めのルールの、ei、Δelに対する
ルール成立度である。
However, w is the degree of rule establishment of the first rule with respect to ei and Δel.

斯様にして得られた操作量の1階差分Δulと、一つ前
のサンプル時点J−1における操作量u、−1とから、
これらを足して操作量U、を求める。そして、制御対象
(4)にこの操作量u1を加えて、制御対象(4)の制
御を行う。
From the first-order difference Δul of the manipulated variables obtained in this way and the manipulated variables u, -1 at the previous sample time point J-1,
Add these to find the manipulated variable U. Then, this manipulated variable u1 is added to the controlled object (4) to control the controlled object (4).

次に、ファジィ制御ルールのチューニングについて説明
する。ファジィ制御ルールのチューニング  11 − グは、現在のサンプル時点jで観測された制御応答y1
を、予め設定され理想応答波形記憶テーブル(8)に記
憶されている理想応答yI。に一致させるように、現在
の制御状態に影響があると考えられる現在のサンプル時
点jよりSサンプル前に用いたファジィ制御ルールの後
件部の実数値の修正量を応答偏差e 、 6、およびS
サンプル間の応答偏差の変化分△e 、6の符号及びそ
の値の大きさに応じてファジィ推論することにより求め
、制御ルールの後件部の実数値を増減することにより行
う。
Next, tuning of fuzzy control rules will be explained. Tuning Fuzzy Control Rules 11 - where is the observed control response y1 at the current sample time j
is the ideal response yI that is set in advance and stored in the ideal response waveform storage table (8). In order to match the response deviation e, 6, and S
The change in response deviation between samples Δe is determined by fuzzy inference according to the sign of 6 and the magnitude of its value, and is performed by increasing or decreasing the real value of the consequent part of the control rule.

ここで、eI。= ’/ +  Y r’Δe 、 0
 =e 、 Oe 、−、6eI6:応答偏差、Δej
’:Sサンプル間の応答偏差の変化分、y、° :理想
応答、yI:制御応答である。
Here, eI. = '/ + Y r'Δe, 0
=e, Oe, -, 6eI6: Response deviation, Δej
': Change in response deviation between S samples, y, °: Ideal response, yI: Control response.

例えば、第8図Aを例に取ると、第8図Aでは、「現時
点jで応答偏差e 、 °はNBで、かつSサンプル前
と比較して応答偏差はさらに減少して(Δe 、 6が
N)、理想応答よりも小さい値の方向へ遠ざかっていく
傾向にあるので、Sサンプル前の操作量が少なすぎたと
考えられ、Sサンプル前に用いた制御ルールの後件部の
値を大きく増加させなければならない」場合を示してい
る。
For example, taking FIG. 8A as an example, in FIG. 8A, "At the current moment j, the response deviation e, ° is NB, and the response deviation has further decreased compared to before S samples (Δe, 6 (N) tends to move away from the ideal response toward a smaller value, so it is thought that the amount of manipulation before the S sample was too small, and the value of the consequent of the control rule used before the S sample was increased. Indicates cases in which the amount must be increased.

これをチューニング用ファジィルールで表現すると、時
刻jにおいて、 IF e 、a is NB、Δe jois N、 
THENΔh+1sPB但し、△11.: i番めのフ
ァジィ制御ルールの後件部の値り、の修正量 と表現される。
Expressing this using fuzzy rules for tuning, at time j, IF e , a is NB, Δe jois N,
THENΔh+1sPB However, Δ11. : Expressed as the amount of modification of the value of the consequent of the i-th fuzzy control rule.

チューニング用ファジィルールの前件部、後件部の変数
のファジィ分割は、やはり任意であるが、応答偏差e 
、 Qのファジィ分割例を第5図に、応答偏差の1階差
分Δe 、 6のファジィ分割例を第6図に示す。また
、後件部の△h、のメンバシップ関数は、第7図に示す
ように、チューニングのためのファジィ推論においても
簡略推論を用いるので、実数値p、に置き換えたものと
なる。
The fuzzy division of the variables in the antecedent and consequent parts of the fuzzy rule for tuning is still arbitrary, but the response deviation e
, Q is shown in FIG. 5, and FIG. 6 is a fuzzy partition example of the first-order difference Δe of the response deviation, 6. Furthermore, as shown in FIG. 7, the membership function of Δh in the consequent part is replaced with a real value p, since simplified inference is also used in fuzzy inference for tuning.

即ち、PBはR7に対応するので、上述のチューニング
用ファジィルールは、 IFe、。is NB、Δe、。is N、  THE
N Δhlisp+となる。
That is, since PB corresponds to R7, the above tuning fuzzy rule is IFe. is NB, Δe,. is N, THE
NΔhlisp+.

第5図と第6図に示すファジィ分割全てに対応した、理
想応答y+’に対する制御応答ylの発生の仕方を第8
図A乃至Oに示す。第8図に対応するチューニング用フ
ァジィルールを表形式で表すと第9図のようになる。
The method of generating the control response yl for the ideal response y+' corresponding to all the fuzzy divisions shown in FIGS. 5 and 6 is explained in Section 8.
Shown in Figures A to O. The tuning fuzzy rules corresponding to FIG. 8 are expressed in a table format as shown in FIG. 9.

尚、チューニング用ファジィルールは第9図のように全
ての場合について記述する必要はなく、例えば第10図
のように、代表的なパターンに対するものだけの記述で
もよい。
Incidentally, the fuzzy rules for tuning need not be described for all cases as shown in FIG. 9, but may be described only for typical patterns as shown in FIG. 10, for example.

チューニング用ファジィ推論部(11)は、チューニン
グ用ファジィ知識ベース(10)に記憶されたメンバシ
ップ関数(第5図乃至第6図)や第9図(あるいは第1
0図)のチューニング用ファジィルールに基づいて、制
御性能評価部(9)において計算された応答偏差e 、
6、および応答偏差の変化分(応答偏差の1階差分)Δ
e 、 6が与えられたとき、簡略推論によって制御ル
ールの後件部の修正量Δh1として、 △h、=Σμに°pk/Σμk (但し、チューニング用ファジィルールの総数をm個と
し、k番めのチューニング用ファジィルールの、e 、
+1、Δe 、oに対するルール成立度をμ、とする) を演算して求める。
The tuning fuzzy inference unit (11) uses the membership functions (FIGS. 5 to 6) and FIG. 9 (or
The response deviation e calculated in the control performance evaluation unit (9) based on the fuzzy rules for tuning shown in Figure 0),
6, and the change in response deviation (first-order difference in response deviation) Δ
When e, 6 is given, by simple inference, the modification amount Δh1 of the consequent part of the control rule is given as fuzzy rules for tuning e,
+1, Δe, and the degree of rule establishment for o is μ).

そして、ファジィ制御ルールの後件部の値h1は、Sサ
ンプル前に操作量を演算するために用いられた全てのフ
ァジィ制御ルールに対して、現在のサンプル時点jで次
式により修正される。
Then, the value h1 of the consequent part of the fuzzy control rule is modified by the following equation at the current sample time j for all fuzzy control rules used to calculate the manipulated variable before S samples.

hlNEW=hlOLD十W(I−1)・Δh+但し、 wL+−“”:(j−s)時点の1番めのファジィ制御
ルールの成立度 hl。1′D = (j−8)時点で使用されたファジ
ィ制御ルールの後件部の値 り、NEW 、 5時点で修正されたファジィ制御ルー
ルの後件部の値 である。
hlNEW=hlOLD×W(I-1)·Δh+where, wL+-“”: The degree of fulfillment hl of the first fuzzy control rule at the time of (j-s). 1'D = value of the consequent part of the fuzzy control rule used at time point (j-8), NEW, value of the consequent part of the fuzzy control rule modified at time point 5.

w”−“)は、(j−s)時点における操作量の1階差
分Δu f+−+1を算出する際に、ファジィ推論部(
3)において各ファジィ制御ルールに対して求まってお
り、これがルール成立度記憶テーブル(6)に記憶され
ている。ルール成立度記憶テーブル(6)の内容例を第
11図に示す。
w”−“) is calculated by the fuzzy inference unit (
3) is determined for each fuzzy control rule, and this is stored in the rule establishment degree storage table (6). FIG. 11 shows an example of the contents of the rule establishment degree storage table (6).

斯様にして得られたり、NEWに、ファジィ制御知識ベ
ース(2)の、(j−s)時点で使用されたファジィ制
御ルールの後件部の値が修正される。
In this manner, the value of the consequent of the fuzzy control rule used at time (j-s) in the fuzzy control knowledge base (2) is modified.

このようなファジィ制御ルールのチューニングは、例え
ば、 で示される終了判定基準が満足するまで、制御対象(4
)の制御中、前回のチューニング後のファジィ制御ルー
ルを初期ルールとして判定基準が満足されるまで、実時
間のチューニングが繰り返し行われる。尚、δは終了判
定基準の値である。
Tuning of such fuzzy control rules is carried out, for example, by tuning the controlled object (4
), real-time tuning is repeatedly performed using the fuzzy control rule after the previous tuning as the initial rule until the criterion is satisfied. Note that δ is the value of the termination criterion.

(ト)発明の効果 本発明は、以上の説明から明らかなように、ファジィ制
御ルールの後件部の修正量の推論にファジィ推論を適用
することにより、応答偏差e、°及び応答偏差の変化分
△e、°(応答偏差の1階差分)の大きさに応じて、よ
り精密なファジィ制御ルールのチューニングがされる。
(G) Effects of the Invention As is clear from the above description, the present invention applies fuzzy inference to the inference of the amount of modification of the consequent of the fuzzy control rule, thereby determining the response deviation e,° and the change in the response deviation. The fuzzy control rule is tuned more precisely according to the magnitude of the minute Δe,° (first-order difference in response deviation).

そして、理想応答と初期制御ルールによる応答との差(
初期応答偏差)がある程度大きい場合のチューニングが
可能になり、チューニングのロバスト性および収束効率
の改善が図れる。
Then, the difference between the ideal response and the response according to the initial control rule (
This makes it possible to perform tuning even when the initial response deviation (initial response deviation) is large to some extent, thereby improving the robustness and convergence efficiency of tuning.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のファジィ制御ルール自動チューニング
装置とチューニング対象となるファジィ制御装置の一実
施例の概略構成図、第2図は本発明一実施例に係るファ
ジィ制御ルールの前件部のメンバシップ関数を示す図、
第3図は本発明一実施例に係るファジィ制御ルールを示
す図、第4図は本発明一実施例に係るファジィ制御ルー
ルの後件部のメンバシップ関数(実数値)を示す図、第
5図及び第6図は本発明一実施例に係るチューニング用
ファジィルールの前件部のメンバシップ関数を示す図、
第7図は本発明一実施例に係るチューニング用ファジィ
ルールの後件部のメンバシップ関数(実数値)を示す図
、第8図は理想応答に対する制御応答の状態を示す図、
第9図及び第10図は本発明一実施例に係るチューニン
グ用ファジィルールを示す図、第11図は本発明一実施
例に係るルール成立度記憶テーブルの一例を示す図、第
12図は本発明一実施例に係る応答波形記憶テーブルの
一例を示す図、第13図は本発明一実施例に係る理想応
答波形記憶テーブルの一例を示す図である。 (1)・・・ファジィ制御装置、(2)・・・ファジィ
制御知識ベース、(3)・・ファジィ推論部、(4)・
・・制御対象、(5)・・・ファジィ制御ルール自動チ
ューニング装置、(6)・・・ルール成立度記憶テーブ
ル(ルール成立度記憶手段)、(7)・・・応答波形記
憶テーブル(制御応答値記憶手段)、(8)・・理想応
答波形記憶テーブル(理想応答値記憶手段)、(9)・
・制御性能評価部、(10)・・・チューニング用ファ
ジィ知識ベース(チューニング用ファジィ知識記憶手段
)、(11)・・・チューニング用ファジィ推論部(チ
ューニング用ファジィ推論手段)。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of the fuzzy control rule automatic tuning device of the present invention and the fuzzy control device to be tuned, and FIG. 2 is a diagram of members of the antecedent part of the fuzzy control rule according to the embodiment of the present invention. A diagram showing the ship function,
FIG. 3 is a diagram showing a fuzzy control rule according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a diagram showing a membership function (real value) of the consequent part of the fuzzy control rule according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 and 6 are diagrams showing membership functions of the antecedent part of the fuzzy rule for tuning according to an embodiment of the present invention,
FIG. 7 is a diagram showing the membership function (real value) of the consequent part of the fuzzy rule for tuning according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a diagram showing the state of the control response with respect to the ideal response.
9 and 10 are diagrams showing fuzzy rules for tuning according to an embodiment of the present invention, FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a rule establishment degree storage table according to an embodiment of the present invention, and FIG. A diagram showing an example of a response waveform storage table according to an embodiment of the invention. FIG. 13 is a diagram showing an example of an ideal response waveform storage table according to an embodiment of the invention. (1) Fuzzy control device, (2) Fuzzy control knowledge base, (3) Fuzzy inference unit, (4)
...Controlled object, (5)...Fuzzy control rule automatic tuning device, (6)...Rule satisfaction degree storage table (rule fulfillment degree storage means), (7)...Response waveform storage table (control response value storage means), (8)...Ideal response waveform storage table (ideal response value storage means), (9)...
- Control performance evaluation unit, (10)...Tuning fuzzy knowledge base (tuning fuzzy knowledge storage means), (11)...Tuning fuzzy inference unit (tuning fuzzy inference unit).

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)メンバシップ関数とファジィ制御ルールに基づい
て、制御応答値を予め設定された目標値へと制御するフ
ァジィ制御装置に対して、前記ファジィ制御ルールの修
正を行うファジィ制御ルール自動チューニング装置にお
いて、 制御応答値を記憶する制御応答値記憶手段と、得た制御
応答値に対する前記ファジィ制御ルールの成立度を記憶
するルール成立度記憶手段と、ファジィ制御装置の制御
において理想的な応答値を記憶する理想応答値記憶手段
と、理想的な応答値と制御応答値の差である応答偏差及
びその応答偏差の変化分の大きさに応じて前記ファジィ
制御ルールの後件部の値を修正するためのチューニング
用メンバシップ関数及びチューニング用ファジィルール
を記憶するチューニング用ファジィ知識記憶手段と、該
チューニング用ファジィ知識記憶手段に記憶されたチュ
ーニング用メンバシップ関数及びチューニング用ファジ
ィルールに基づいて、前記ルール成立度記憶手段に記憶
された前記ファジィ制御ルールの成立度と、前記理想応
答値記憶手段に記憶された理想的な応答値と前記制御応
答記憶手段に記憶された制御応答値の差である応答偏差
及びその応答偏差の変化分の大きさとから前記ファジィ
制御ルールの後件部の値を修正するチューニング用ファ
ジィ推論手段とを備えることを特徴とするファジィ制御
ルール自動チューニング装置。
(1) In a fuzzy control rule automatic tuning device that corrects a fuzzy control rule for a fuzzy control device that controls a control response value to a preset target value based on a membership function and a fuzzy control rule. , a control response value storage means for storing a control response value, a rule fulfillment degree storage means for storing the degree of fulfillment of the fuzzy control rule with respect to the obtained control response value, and an ideal response value for controlling the fuzzy control device. and correcting the value of the consequent part of the fuzzy control rule according to the response deviation that is the difference between the ideal response value and the control response value and the magnitude of the change in the response deviation. and a tuning fuzzy knowledge storage means for storing a tuning membership function and a tuning fuzzy rule; and the establishment of the rule based on the tuning membership function and the tuning fuzzy rule stored in the tuning fuzzy knowledge storage means. response deviation which is the difference between the ideal response value stored in the ideal response value storage means and the control response value stored in the control response storage means; and fuzzy inference means for tuning that corrects the value of the consequent of the fuzzy control rule based on the magnitude of the change in response deviation.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07230303A (en) * 1994-02-21 1995-08-29 Nec Corp Fuzzy control method/device
US5572174A (en) * 1991-10-25 1996-11-05 Murata Manufacturing Co., Ltd. Dielectric resonator device having resonator electrodes with gaps, and method of manufacturing the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2828768B2 (en) 1990-10-17 1998-11-25 三洋電機株式会社 Fuzzy knowledge construction device
JP4003733B2 (en) * 2003-10-22 2007-11-07 株式会社日立製作所 PLANT SYSTEM, CONTROL DEVICE AND CONTROL METHOD
JP2005199631A (en) 2004-01-19 2005-07-28 Kokuyo Co Ltd Transfer implement

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62135902A (en) * 1985-12-09 1987-06-18 Idemitsu Petrochem Co Ltd Optimum control method for process
JPH0272405A (en) * 1988-09-08 1990-03-12 Yokogawa Electric Corp Deciding method for membership function

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62135902A (en) * 1985-12-09 1987-06-18 Idemitsu Petrochem Co Ltd Optimum control method for process
JPH0272405A (en) * 1988-09-08 1990-03-12 Yokogawa Electric Corp Deciding method for membership function

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5572174A (en) * 1991-10-25 1996-11-05 Murata Manufacturing Co., Ltd. Dielectric resonator device having resonator electrodes with gaps, and method of manufacturing the same
JPH07230303A (en) * 1994-02-21 1995-08-29 Nec Corp Fuzzy control method/device

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