JPH0460702A - ファジィ制御方式 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は検出値が目標値になるように機器の運転を制御
する際に用いるファジィ制御装置に関するものである。

（ロ）従来の技術 一般に従来のファジィ制御装置としては特開平１−１４
２９０２号公報に記載きれた様なものがおった。この公
報に記載されたものは、′自動車に搭載されたプロセッ
サにより自動車の推進装置など被制御対象部をファジィ
制御するファジィ制御部を具備する自動車のファジィ制
御方式において、ファジィ制御部には記憶装置と、記憶
制御装置の読出制御部とを具備し、該記憶装置には、被
制御対象部における検出量と時間的変化とを所定の規則
に従って予め演算し、その結果をテーブルとして格納し
、記憶装置の読出制御部は所定の時期に該テーブルを読
み出して被制御部を制御する」ものであった。

ファジィ制御襞間をこのように構成することによって、
プロセッサは検出値が与えられるとテーブルからこの検
出値に対応する値を読み出すのみでファジィ制御が行え
るものであった。すなわちプロセッサは検出値に対して
処理時間のかかるファジィ推論をいちいち行う必要がな
く、プロセッサがファジィ制御に掛ける処理時間を短く
することができる利点を有するものであった。

（ハ）発明が解決しようとする課題 このように構成された従来の技術ではテーブルを用いる
ことによってプロセッサの処理時間を短くすることがで
きるが、このような従来の技術では、ファジィ制御の出
力の分解能を）Ｊｌａ　＜　した細かな制御が必要な場
合やファジィ制御の入出力レンジを広くする必要がある
場合には、前記テーブルを大きくする必要があった。例
えば出力の分解能を２倍、または出力レンジを２倍にす
るためにはテーブルを４倍の大きびに設定しなければな
らない問題点を有しており、また、このような大きなテ
ーブルを複数備えることは記憶部の容量の制約からも一
般の機器の制御には不適当であり、複数の特性によるフ
ァジィ推論を精度良く広いレンジで制御することができ
ない問題点を有するものであった。

このような問題点に対して、未発明は記憶部の制約を受
けることなく複数の特性によるファジィ推論ができるフ
ァジィ制御装置を提供するものである。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明のファジィ制御方式は、検出値に対する前件部の
メンバーシップ関数を決める関数の定数を格納した第１
の記憶部と、制御出力値に対する後件部のメンバーシッ
プ関数を決める関数の定数を格納した第２の記憶部と、
前件部のメンバーシップ関数の成立度合いに基づいて後
件部のメンバーシップ関数の重み付けを行う加重部とを
備え、前件部のメンバーシップ関数に検出値を代入して
前件部のメンバーシップ関数の成立度合いを算出し、加
重部にてこの成立度合いの算出値から後件部のメンバー
シップ関数め加重値を求め、この加重値を後件部のメン
バーシップ関数に代入して得られる複数のメンバーシッ
プ関数の重心位置を求め、この重心に対応する出力を得
るように成すと共に、第１記憶部又は／及び第２記憶部
に格ものである。

（ネ）作用 このように構成きれたファジィ制御方式を用いると、第
１記憶部、第２記憶部に格納した定数を選択して用いる
ことによってファジィ推論の特性を変えることができる
ので、制御対象物の運転状況、例えば制御の開始時と定
常時とでファジィ推論の特性を変える事ができ常に制御
特性を向上きせることができるものである。

（へ）実施例 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１図
はファジィ制御装置を被調和室の温度制御に適用した際
の概略図である。この図において、１は温度制御される
被調和室、２はこの被調和室に設けられた空調ユニット
であり、吐出口から冷却空気、または加熱空気を吐出し
て被調和室の冷房または暖房運転を行うものである。こ
の空調ユニットは後記するインバータ装置を用いること
によって冷房能力、または暖房能力を変えることができ
るものである。３は被調和室１の室温を検出できるよう
に取り付けられた温度センサであり、サーミスタなど温
度によって内部抵抗値が変化する検出素子を用いている
。４は室温設定器であり、設定温度に対応する信号を出
力するものである。この室温設定器としては、可変抵抗
を用いて抵抗値を変えるもの、電圧発生器を用いて出力
電圧を変えるもの、設定値に対応した値のコードをまた
は信号を出力するものなど種々のものを用いることがで
きる。５は検出値の出力部であり、温度センサ３の内部
抵抗値の変化から対応する室温Ｔを算出し、この室温Ｔ
と室温設定器４に設定された室温Ｓとの差“ｅ＝Ｔ−５
”を演算し、（尚、暖房運転を行うときには“ｅ−−（
Ｔ−８）”とする。また前回求めた差ｅ゛と今回求めた
差ｅとの変化分“Δｅ＝ｅ’−ｅ”を演算して、これら
の差Ｃと△ｅとをマイクロコンピュータ−６へ出力する
。このマイクロコンピュータ−６はこの差ｅ、Δｅを用
いて出力を演算しインバータ装置１１へ出力する。この
インバータ装置１１は、マイクロコンピュータ−６から
与えられた信号に基づいて空調ユニット２の運転能力を
可変制御するものである。例えば、空調ユニット２に誘
導電動機を駆動源とする圧縮機を用いた場合は、この誘
導電動機に供給する交流電力の周波数を変えることによ
って空調ユニット２の運転能力を変えることができる。

また、他の方式としては直流電動機を駆動源とする圧縮
機を用いた場合は、この直流電動機に供給する直流電力
の印加電圧を変えることによって空調ユニット２の運転
能力を変えることができる。尚、７〜１０は記憶部であ
り、本実施例では１つの記憶素子を分割して複数のエリ
ア設定して記憶部７〜１０に振り分けている。

以下、マイクロコンピュータ−６の動作について説明す
る。マイクロコンピュータ−６は前記Ｃと△Ｃとを用い
てファジィ推論を行うものである。第２図はメンバーシ
ップ関数の１例（２等辺三角形）であり、このメンバー
シップ関数は横軸上のＡ、Ｃの値と縦軸上の最大成立度
合Ｂとが与えられると関数として設定することができる
。ずなわち、（１）ｅ＜Ａではメン／＜−シップ関数の
成立度合いは０、（２）Ａ≦ｅ　＜　（Ａ　＋　Ｃ）　
／　２ではメンバーシップ関数の成立度合いは（２ＢＸ
（ｅ−Ａ））／（Ｃ−Ａ）、（３）（Ａ＋Ｃ）／２≦ｅ
くＣではメンバーシップ関数の成立度合いは−（２ＢＸ
（ｅ−Ｃ））／（Ｃ−Ａ）、（４）Ｃ≦ｅではメンバー
シップ関数の成立度合いはＯである。

このように第２図に示すＡ、Ｂ、Ｃの定数が設定きれれ
ばこのメンバーシップ関数を具体的に表わすことができ
る。従って、ｅの値が得られればメンバーシップ関数の
成立度合いを求めることができる。尚、メンバーシップ
関数は２等辺三角形に限るものではなく正三角形、台形
、釣り鐘形、指数関数など制御対象物と利用者の５感に
基ついて任意に設定すればよいが、関数化しやすい形が
好ましい。

第３図はＡモードにおいて、室温と設定値との差ｅに対
する前件部のメンバーシップ関数である。夫々のメンバ
ーシップ関数ＮＢ　、　ＮＳ　、　ＺＯ，ＰＳ、ＦＢは
第２図のＡ、Ｂ、Ｃに相当する定数が設定されており、
これらの定数から夫々のメンバーシップ関数を表す関数
が設定され℃いる。これらの関数を表す定数の一覧は第
５図に示している。尚、メンバーシップ関数ＺＯは差ｅ
がないと感じる集合を表し、メンバーシップ関数ＰＳは
差ｅがプラス側に少しあると感しる集合を表し、メンバ
ーシップ関数ＰＢは差Ｃがプラス側に大きくあると感じ
る集合を表し、メンバーシップ関数ＮＳは差ｅがマイナ
ス側に少しあると感じる集合を表し、メンバーシップ関
数ＮＢは差ｅがマイナス側に大きくあると感しる集合を
表している。第３図はＢモードにおける前件部のメンバ
ーシップ関数であり第３図に示したメンバーシップ関数
と同様に定数の一覧は第５図に示している。

従って、差ｅに対する前件部のメンバーシップ関数の夫
々の成立度合いはメンバーシップ関数ＮＢ−ＦＢの夫々
の関数毎にＡモード又はＢモードの定数を用いて前記式
から演算で求めることができる。

また差ｅの変化率△Ｃについても同様に前件部のメンバ
ーシップ関数を設定することができる。

この場合ＡモードとＢモードとでメンバーシップ関数を
表す関数の定数を変えても良いし欠間−の定数を用いて
もよい。一般にΔｅの変化幅を大きく設定するときには
Ａモー１とＢモードとで定数を変えた方が好ましく、Δ
ｅの変化幅が小さいときには同一定数を用いることがで
きるが、これに限るものではない、尚、Δｅに対するメ
ンバーシップ関数もｅに関するメンバーシップ関数と同
様にＮＢ−ＦＢまでの５１１類のメンバーシップ関数を
設定する。

第６図は後件部のメンバーシップ関数に重み付けを行う
チューニングの関係図（ファジィ推論に用イるルール）
であり、ｅに対するメンバーシップ関数の成立度合いと
Δｅに対するメンバーシップ関数の成立度合いとから後
件部のメンバーシップ関数の重み付けを行うものである
。後件部のメンバーシップ関数は関数ＮＢ−ＰＢまでの
７個を設定している。メンバーシップ関数ｚＯは第１図
に示す空調ユニット２の運転能力を変更きせない集合を
表し、メンバーシップ関数ＰＳは空調ユニット２の運転
能力を少し増加きせる集合を表し、メンバーシップ関数
ＰＭは空調ユニット２の運転能力を中ぐらいに増加きせ
る集合を表し、メンバーシップ関数ＦＢは空調ユニット
２の運転能力を大きく増加させる集合を表し、メンバー
シップ関数ＮＳは空調ユニット２の運転能力を少し減少
させる集合を表し、メンバーシップ関数ＮＭは空調ユニ
ット２の運転能力を中ぐらいに減少させる集合を表し、
メンバーシップ関数ＮＢは空調ユニット２の運転能力を
大きく減少させる集合を表している。尚、これらのメン
バーシップ関数の横軸は空調ユニット２の運転能力の増
減量を設定する。ファジィ推論のルールとしては以下の
１７個のルールを設定している。

（１）ｅに関するメンバーシップ関数ＮＢが成立しかつ
Δｅに関するメンバーシップ関数ＮＢが成立すれば後件
部のメンバーシップ関数ＮＢが成立する。

（２）ｅに関するメンバーシップ関数ＮＳが成立しかつ
Δｅに関するメンバーシップ関数ＮＳが成立すれば後件
部のメンバーシップ間数ＮＭが成立する。

（１７）　ｅに関するメンバーシップ関数ＰＢが成立し
かつ△ｅに関するメンバーシップ関数ＰＢが成立すれば
後件部のメンバーシップ関数ＦＢが成立する。

第７図は後件部のメンバーシップ関数を示す図である。

この図において横軸は出力、すなわち空調ユニット２の
運転能力の増減値である。この後件部のメンバーシップ
関数ＮＢ−ＰＢを表す関数も前件部のメンバーシップ関
数と同様にして３つの定数が定まれば決定される。第７
図に示す後件部のメンバーシップ関数からこの定数のう
ちＡ。

Ｃは予め設定きれている。これらの定数も前件部のメン
バーシップ関数と同様にＡモードとＢモードとの２種類
の定数を格納して空調ユニットの運転状態に合わせて選
択して使用する様にしてもよい。尚、定数Ｂは重み値を
表し上記ルール（１〉〜ルール（１７）によって設定き
れる値である。

次に、主な動作を第９図のフローチャートを用いて説明
する。まずステップＳｏからファジィ推論を開始する。

このファジィ推論は空調ユニットの制御の一環として、
所定周期毎（３０秒に１回位の割合）に行われるもので
ある。従って、空調ユニットの運転能力の変更は所定周
期毎に行われるものである。次にステップＳ１で第５図
のＡモードのデータを用いるかＢモードのデータを用い
るかの判断を行う。このＡモード、Ｂモードの区別は空
調ユニットの冷房運転／暖房運転、運転開始時、／定常
運転時、または季節によって変えるなど種々の運転状態
によって任意に変えるようにすればよい。尚、モードの
数は２モ一ド以上でもよいことはいうまでもない。次に
ステップＳ２、ステップＳ３にてモードに対応するデー
タを記憶部から読み出す６次いでステップＳ４でｅ、Δ
ｅの値を入力してステップＳ５で夫々のメンバージップ
関数の成立度合いを算出する０例えば、Ａモードでｅ＝
ｅｌ、Δｅ＝Δｃ１とすると、前記した前件部のメンバ
ーシップ関数（Ａモードのデータを用いた関数）に夫々
ｅｌ、ΔＣ１を代入すると、ｅに関しては第１０図に示
すようにメンバーシップ関数ｚＯの成立度合いがＥ２、
メンバーシップ関数ＰＳの成立度合いがＥｌになり、メ
ンバーシップ関数ＮＢ　、ＮＳ　、ＰＢの成立度合いは
０である。Δｅに関しては第１１図に示すようにメンバ
ーシップ関数ｚＯの成立度合いがΔＥ２、メンバーシッ
プ関数ＰＳの成立度合いがΔＥ１になりメンバーシップ
関数ＮＢ、ＮＳ、ＰＢの成立度合いは０である。

次にステップＳ６にて後件部のメンバーシップ関数ＮＢ
−ＦＢの重み付けを行う、第１０図及び第１１図から前
件部の成立しているメンバーシップ関数は、ｅに関して
はメンバーシップ関数ｚＯとメンバーシップ関数ＰＳで
あり、ΔＣに関してはメンバーシップ関数ｚＯとメンバ
ーシップ関数ＰＳである。従って、第１２図に示したよ
うな網掛は部分のルールが適用きれる。このルールは第
６図を用いて説明したルールである。すなわち、後件部
においてはメンバーシップ関数ｚＯ、メンバーシップ関
数ＰＳ、メンバーシップ関数ＰＭが成立する。夫々の重
み付は値はＥ２ＸΔＥ２、ＥＩＸΔＥ２（ＥＩＸΔＥ２
＜Ｅ２ＸΔＥ１につきＥＩＸΔＥ２の値を採用）、ＥＩ
ＸΔＥ１である。

尚、本実施例では前件部のメンバーシップ関数の成立度
合いを０−ＦＦ（１６進法）のバイトデータで表し、後
件部のメンバーシップ関数の重み付けを０〜ＦＦＦＦ（
１６進法）のワードデータで扱ってマイクロコンピュー
タ−６での演算をやり易くしているが、成立度合い及び
重み付けを０〜１の値に変換して扱ってもよい。この時
記憶部に格納される定数Ｂも０〜１の値に設定する。

この様にして、求められた後件部のメンバーシップ関数
の重み付けの値をこのメンバーシップ関数の定数Ｂとし
、第８図に示す定数Ａ、Ｃを用いて、夫々のメンバーシ
ップ関数を合成すると第１３図に示すような合成図形が
得られる。

次にステップＳ７にて第１３図に示す合成図形の重心を
算出する。重心は合成前のメンバーシップ関数の定数Ａ
、Ｂ（重み付は値）、Ｃを用いて算出する。この算出き
れた重心がＧである。次いで、ステップＳ８にてこの重
心に対応する横軸の値Δｆ１を得る。このΔｆ１を空調
ユニットの能力の変更量としてインバータ装［１１へ出
力する。空調ユニット２の運転能力を供給する交流電源
の周波数を変えて行っているときはΔｆ１は周波数の増
減値に相当する。

以上のように本発明は、前件部または／及び後件部のメ
ンバーシップ関数の定数を記憶部に格納し、前件部のメ
ンバーシップ関数の成立度合いを求める際、後件部のメ
ンバーシップ関数による合成図形の重心位置を求める際
にこの定数を用いて演算するようにしているので、記憶
部に格納きれた定数の値を変更することによってファジ
ィ推論の特性を容易に変更することができる。従って、
この定数の組み合わせを複数種類設定して記憶部に格納
すれば、被制御対象物の運転状態に応じてこの定数を変
えることにより、常に運転状態に適したファジィ制御が
行えるものである。

尚、メンバーシップ関数に指数関数を用いた時には、メ
ンバーシップ関数の定数と合わせて指数の値も変更すれ
はより最適なメンバーシップ関数を設定できるものであ
る。

（ト）発明の効果 以上のように本発明はファジィ制御装置において、検出
値に対する前件部のメンバーシップ関数の定数を格納し
た第１の記憶部と、制御出力値に対する後件部のメンバ
ーシップ関数の定数を格納した第２の記憶部と、前件部
のメンバーシップ関数の成立度合いに基づいて後件部の
メンバーシップ関数の重み付けを行う加重部とを備え、
前件部のメンバーシップ関数に検出値を代入して前件部
のメンバーシップ関数の成立度合いを算出し、加重部に
てこの成立度合いの算出値から後件部のメンバーシップ
関数の加重値を求め、この加重値を後件部のメンバーシ
ップ関数に代入して得られる複数のメンパーンツブ関数
の重心位置を求め、この重心に対応する出力を得るよう
に成すと共に、第１記憶部又は／及び第２記憶部に格納
されたメンバーシップ関数の定数値を被制御対象物の運
転状態に応じて変えてファジィ推論を行うので被制御対
象物の運転状態に合わせて常に最良のファジイ制御が行
えるものである。すなわち、単一の被制御対象物に対し
て複数の特性を有するファジィ推論を行うことができ、
被制御対象物の運転状態ル に応じて最適とさ港るファジィ推論の特性が異なるよう
なときにも常に最適なファジィ制御が折部う６、す るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概略を示す概略図、第２図はメンバー
シップ関数の１例（２等辺三角形）を示す特性図、第３
図はＡモードの前件部のメンバーシップ関数の特性図、
第４図はＢモードの前件部のメンバーシップ関数の定数
の特性図、第５図はＡモード、Ｂモードで用いる前件部
のメンバーシップ関数を表す関数の定数の対応図、第６
図は後件部のメンバーシップ関数に重み付けを行う際の
関連図、第７図は後件部のメンバーシップ関数の特性図
、第８図は後件部のメンバーシップ関数を表す関数の定
数の対応図、第９図はマイクロコンピュータ−によるフ
ァジィ制御の動作を示すフローチャート、第１０図はｅ
＝ｅ１のときの前件部の成立度合いを示す説明図、第１
１図はΔｅａ＝Δｃ１のときの前件部の成立度合いを示
す説明図、第１２図はｅ＝ｅｌ、Δｅ−Δｅ１のときの
重み付けを行うメンバーシップ関数を示す説明図、第１
３図は第１２図によって重み付けきれた後件部のメンバ
ーシップ関数を合成した図形の図である。 １・・・被調和室、　　２・・・空調ユニット、　３・
・・温度センサ、　４・・・室温設定器、　　５・・・
出力部、６・・・マイクロコンピュータ−７〜１０・・
・記憶部、　　１１・・・インバータｉｔ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被制御対象部の検出値が目標になるように機器の
   運転を制御する際に、検出値に基づく複数のメンバーシ
   ップ関数からなる前件部と、前件部のメンバーシップ関
   数の成立度合いに応じて後件部のメンバーシップ関数の
   重み付けを行う加重部とを有し、この重み付けがなされ
   たメンバーシップ関数を合成した集合に基づいて機器の
   動作量や機器の能力を制御するように成したファジイ制
   御装置において、ファジイ制御装置は、検出値に対する
   前件部のメンバーシップ関数の定数を格納した第１の記
   憶部と、制御出力値に対する後件部のメンバーシップ関
   数の定数を格納した第２の記憶部と、前件部のメンバー
   シップ関数の成立度合いに基づいて後件部のメンバーシ
   ップ関数の重み付けを行う加重部とを備え、前件部のメ
   ンバーシップ関数に検出値を代入して前件部のメンバー
   シップ関数の成立度合いを算出し、加重部にてこの成立
   度合いの算出値から後件部のメンバーシップ関数の加重
   値を求め、この加重値を後件部のメンバーシップ関数に
   代入して得られる複数のメンバーシップ関数の重心位置
   を求め、この重心に対応する出力を得るように成すと共
   に、第１記憶部又は／及び第２記憶部に格納されたメン
   バーシップ関数の定数値を被制御対象物の運転状態に応
   じて選択してファジイ推論を行うことを特徴とするファ
   ジイ制御方式。