JPH0464133A - Learning method for neural unit with fully coupled rule part - Google Patents

Learning method for neural unit with fully coupled rule part

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JPH0464133A
JPH0464133A JP2174607A JP17460790A JPH0464133A JP H0464133 A JPH0464133 A JP H0464133A JP 2174607 A JP2174607 A JP 2174607A JP 17460790 A JP17460790 A JP 17460790A JP H0464133 A JPH0464133 A JP H0464133A
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JP
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learning
unit
membership function
rule
value
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Application number
JP2174607A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Kawamura
旭 川村
Kazuo Asakawa
浅川 和雄
Nobuo Watabe
信雄 渡部
Ryusuke Masuoka
竜介 益岡
Arimichi Oowada
大和田 有理
Shigenori Matsuoka
松岡 成典
Hiroyuki Okada
浩之 岡田
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Fujitsu Ltd
Fuji Facom Corp
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Fuji Facom Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To improve the efficiency of learning by initializing a weight value and a threshold value at each of an antecedent part membership function realizing part, rule part, and consequent part membership function realizing part, and then learning the weight of the antecedent part membership function realizing part after learning the weight of the rule part. CONSTITUTION:The weight value and the threshold value based on knowledge stored preliminarily or random numbers are initialized at each of an antecedent part membership function realizing part 10, rule part 12, and consequent part membership function realizing par 14. Then, the weight of the antecedent membership function realizing part 10 is learned after learning the weight of the rule part 12 using a learning data prepared preliminarily. Thus, the learning to operate a control suited to an object system can be realized efficiently.

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、ルール部および後件部
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全結合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な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、ルール部および後件部
メンバシップ関数実現部の各々に、予め持っている知識
の導入または乱数の利用またはその併用で重みおよび閾
値の初期値を設定した後、予め準備されたシステム学習
データを使用してルール部の重みを学習させた後、前件
部メンバシップ関数実現部の重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 consisting of an antecedent membership function realization part, a rule part, and a consequent part membership function realization part. Regarding the learning method of the generated rule part fully connected neuron, the aim is to efficiently perform learning for controlling suitable for the target system. After setting the initial values of weights and thresholds for each section by introducing prior knowledge, using random numbers, or a combination of both, the weights of the rule section were learned using system training data prepared in advance. After that, the weight of the antecedent membership function realization unit is configured to be learned.

[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
合させたルール部全結合ニューロの学習方法に関する。
[Industrial Field of Application] The present invention relates to a learning method for a fully connected rule part 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ニュ
ーラルネットワークに提示して学習させ適応的な処理を
行なわせる。この学習処理には、特に、バックプロパゲ
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 presented to a hierarchical neural network to learn and perform adaptive processing. Let them do it. In this learning process, a processing method called the backpropagation method is particularly attracting attention because of its high practicality.

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
行な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表わ
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Maqmd
ani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なわれている。
As an application of fuzzy theory, in 1974 Maqmd
Ani first used it to control a steam engine.
Various types of fuzzy control are performed.

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」等の曖昧な制御規則を得る。
■Obtain ambiguous control rules such as ``If the temperature is high, reduce the fire'' held by experienced operators.

■制御規則の中の言葉(命B)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rIF−THEN〜
」 型のルール表現で記述する。
■ Quantify the meaning of the words (life B) in the control rules in the form of membership functions, and convert the control rules into rIF-THEN~
” Described using a type rule expression.

■シミュレーションや現地テストによる検査を行なう。■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
行なう。
■Evaluate inspection results and improve membership functions and rules.

さらに詳細に説明すると、ファジィ制御ルールは、例え
ば、 rif x、 is big and X2 is s
mall theny+  is  big  J と記述される。
To explain in more detail, the fuzzy control rules are, for example, rif x, is big and X2 is s
It is described as mall theny+ is big J.

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。
Here, the IF part is called the antecedent part, and is the control state quantity such as temperature (
This is the part that describes the conditions for (control input). Further, the THEN section is called a consequent section, and is a section that describes conditions regarding the control operation amount (control output) of the operating end, etc.

ファジィ制御では、対象システムの制御理論として用意
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 a control theory for 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’Ml ?11手順は
次のようになる。
'Ml' of the completed fuzzy control system? Step 11 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。
(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.

例えば、 rx+ is big J  の真理値=0,8rxz
 is 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。
For example, the truth value of rx+is big J=0,8rxz
If the truth value of is small j = 0.5, then according to the antecedent operation that selects the minimum value, the truth value = 0
.. 5 is output as the applied value to the consequent of the fuzzy control rule.

■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人力値(適用値)から出
力適用値を決定する処理を実行する。
(2) Subsequently, a process is executed to determine an output application value from the human power value (application value) from the antecedent part for 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、ryl i
s bigコの通用値−0,5ry+ 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, ryl i
Common value of s big -0,5ry+ 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
バシップ関数を縮小(又は拡大)すると共ニ、同一のI
IJ m ti作量についてのメンバシップ関数の関数
和の図形の重心を求める等の処理を行なって、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, by reducing (or expanding) the membership function of the control manipulated variable according to the determined applied value, the same I
Processing such as finding the center of gravity of the figure of the function sum of the membership functions for the IJ m ti production amount is performed, and 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 evaluate the generated fuzzy control rules through simulations and on-site tests, and to improve them through trial and error.

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を実現する階層ネットワーク構造、
すなわちルール部プリワイヤニューロを使用した通用型
のファジィ制御システムを提案している(特願平2−6
0256号「階層ネットワーク構成データ処理装置およ
びデータ処理システムj)。
Therefore, the inventors of the present application developed a hierarchical network structure that realizes fuzzy control rules by applying neurology.
In other words, we have proposed a general-purpose fuzzy control system using pre-wired neuro in the rule section (Patent Application No. 2002-6).
No. 0256 "Hierarchical Network Configuration Data Processing Device and Data Processing System j).

すなわち、ルール部ブリワイヤニューロは、前件部メン
バシップ関数実現部、ルール部およ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 section Briwire Neuro has a hierarchical network configuration that realizes a fuzzy control rule consisting of an antecedent membership function realization section, a rule section, and a consequent 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フ関数を設
定する。
■Set the member shift function of the rule section prewire neuro.

■ルール部ブリワイヤニューロに、対象システムの人カ
バターンとその人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 Briwire Neuro is presented with a human cover turn of the target system and a set of desirable output patterns for that person cover turn, 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B] しかしながら、ルール部全結合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なわれる学習は、前
件部メンバシップ関数部、ルール部および後件部メンバ
シップ関数実現部の重みを含め、どのようにして学習を
行なわせるかの学習方法が決まっておらず、ルール部全
結合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。
[Problem B to be solved by the invention] However, the learning performed to extract the fuzzy control rule for the rule part fully connected neuron is based on the antecedent membership function part, the rule part, and the consequent part membership function realization part. The learning method for learning, including the weights of the rules, has not been decided yet, and there is a need to develop an efficient learning method that can maximize the performance of the fully connected rule section neuron. There is.

本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、対
象システムに適合した制御を行なうための学習を効率良
く行なうことのできるルール部全結合ニューロの学習方
法を提供することを目的としている。
The present invention was made in view of the above situation, and an object of the present invention is to provide a learning method for a fully connected rule section neuron that can efficiently perform learning for controlling 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.

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およ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の内部の層同士の間および前段の前件部メン
バシップ関数実現部10および後段の後件部メンバシッ
プ関数実現部14との間で全ユニット間を内部結合して
成り、入力される制御状態量(X+ 、Xz 、・・・
X、)に対応するl又は複数の制御操作量(Y)を出力
するルール部全結合ニューロを対象とする。
The present invention has a hierarchical network structure consisting of an antecedent membership function realization unit 10.1 or a rule unit 12 having multiple layers and a consequent membership function realization unit 14, and the layers inside the rule unit 12 All units are internally coupled between the antecedent membership function realization unit 10 in the previous stage and the consequent membership function realization unit 14 in the subsequent stage, and control state quantities (X+, Xz ,...
The target is a fully connected rule part neuron that outputs l or a plurality of control operation variables (Y) corresponding to X, ).

このようなルール部全結合ニューロの学習方法として本
発明にあっては、 く第1過程〉 前件部メンバシップ関数実現部10、ルール部12およ
び後件部メンバシップ関数実現部14の各々に重みおよ
び閾値の初期値を設定する。
In the present invention, as a learning method of such a rule part fully connected neuron, the following steps are performed: First step> Each of the antecedent membership function realization part 10, the rule part 12, and the consequent part membership function realization part 14 Set initial values of weights and thresholds.

く第2過程〉 予め準備された学習データを使用してルール部12の重
みを学習させた後、前件部メンバシップ関数実現部lO
の重みを学習させる。
Second process> After learning the weights of the rule unit 12 using the training data prepared in advance, the antecedent membership function realization unit lO
learn the weights of.

とする処理過程を備えた学習方法を構成する。A learning method with a processing process is constructed.

ここで第1過程の重みおよび閾値の初期値の設定方法と
しては、予め持っている知!(図中は「先験的知識」と
して示す)に基づいて作成された初期値を設定する。
Here, the method for setting the initial values of the weights and thresholds in the first process is based on the knowledge you have in advance. (Indicated as "a priori knowledge" in the figure) The initial value created based on this is set.

また第1過程の重みおよび閾値の初期値の他の設定方法
としては、乱数を用いて作成された初期値を設定する。
Another method for setting the initial values of the weights and thresholds in the first step is to set initial values created using random numbers.

さらに第1過程の重みおよび閾値の初期値の設定は、予
め持っている知識で設定可能なものは該知識で初期設定
し、その他は乱数を用いて初期値を設定する場合もある
Further, in setting the initial values of the weights and thresholds in the first process, those that can be set using knowledge held in advance are initialized using this knowledge, and other initial values may be set using random numbers.

さらにまた、第2過程の学習開始時には、前件部メンバ
シップ関数実現部IO、ルール部12でなる階層ネット
ワーク構造の結線毎に学習の有無を決める学習フラグを
設定し、結線に設定された学習フラグに基づいて重み値
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 is set for each connection in the hierarchical network structure consisting of the antecedent membership function realization unit IO and the rule unit 12, and the learning flag set for the connection is set. The weight values are optimized through learning processing based on the flags.

[作 用] このような構成を備え第3図によって定義されるような
ルール部全結合ニューロについての本発明による学習方
法によれば、次の作用が得られる。
[Operations] According to the learning method according to the present invention for the rule part fully connected neuron having such a configuration and defined in FIG. 3, the following effects can be obtained.

まず、対象システムのファジィ制御ルールを実現する前
件部メンバシップ関数実現部、ルール部および後件部メ
ンバシップ関数実現部で成る階層ネットワーク構成のル
ール部全結合ニューロに対し、予め持っている知識に基
づいた重みおよび閾値の初期値の設定又は乱数に基づい
た重みおよび閾値の初期値の設定あるいは両者の併用を
行なう。
First, we need to know in advance about the rule part fully connected neuron, which has a hierarchical network configuration consisting of an antecedent membership function realization part, a rule part, and a consequent membership function realization part, which realize the fuzzy control rules of the target system. Initial values of weights and thresholds are set based on random numbers, initial values of weights and thresholds are set based on random numbers, or both are used in combination.

続いて、学習処理を起動し、学習用の入カバターンをル
ール部全結合ニューロに提示し、ルール部全結合ニュー
ロからの出カバターンが、人カバターンに対し望ましい
出カバターンとなる学習比カバターン(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
バックプロパゲーション法による学習を行なう。
Next, the learning process is started, the input pattern for learning is presented to the rule part fully connected neuron, and the output pattern from the rule part fully connected neuron is a learning ratio pattern (teacher signal ), learning is performed using, for example, a backpropagation method.

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、および後件部メンバシップ関数実現部の
重みおよび閾値の初期設定により、学習効率を高めるこ
とができる。
Furthermore, learning efficiency can be improved by initializing the weights and thresholds of the antecedent membership function realization section and the consequent membership function realization section into which knowledge held in advance is introduced.

さらに、乱数を利用した前件部メンバシップ関数実現部
、ルール部および後件部メンバシップ関数実境部の重み
および閾値の初期設定により、ネットワークの性能を最
大限引き出すことができる。
Furthermore, the performance of the network can be maximized by initializing the weights and thresholds of the antecedent membership function implementation section, the rule section, and the consequent membership function actualization section using random numbers.

[実施例] 第2図は本発明によるルール部全結合ニューロの学習方
法の第1の実施例としての処理手順を示した学習動作フ
ロー図である。この第2図の手順による学習方法の対象
となるルール部全結合ニューロは、例えば第5図に示す
ような前件部メンバシップ関数実現部10、ルール部1
2、およ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)で成るファジィ制御ルールを実
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 a processing procedure as a first embodiment of a learning method for rule part fully connected neurons according to the present invention. The rule part fully connected neuron that is the object of the learning method according to the procedure shown in FIG.
2, and a consequent membership function implementation unit 14 (including a center of gravity calculation implementation unit 18)).

第2図の学習処理にあっては、次のステップ81〜S6
から成る処理を行なう。
In the learning process of FIG. 2, the following steps 81 to S6
Performs processing consisting of.

くステップSl〉 前件部メンバシップ関数実現部10の重みCa b +
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。
Step Sl> Weight of the antecedent membership function realization unit 10 Ca b +
Initial settings are made by introducing knowledge that is previously held so as to realize a membership function given Cbc.

くステップS2> ルール部12の重みCcd、  Cdeを乱数を用いて
初期設定する。
Step S2> The weights Ccd and Cde of the rule section 12 are initialized using random numbers.

くステップS3> 後件部メンバシップ関数実現部14の重みCef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) Preliminary knowledge is introduced and initialized so as to realize the membership function given the weight Cef of the consequent membership function realization unit 14.

くステップ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。尚、第5図では後件部メンバシ
ップ関数実現部14に含まれている。
(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. Incidentally, in FIG. 5, it is included in the consequent membership function realization unit 14.

くステップS5> 学習処理を行なうフェーズ毎のグループ対応表(学習対
象となるニューロンのグループ、すなわち階層を指定す
るテーブル)および各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。
Step S5> A group correspondence table for each phase in which the learning process is performed (a table that specifies the group of neurons to be learned, that is, a hierarchy) and a connection correspondence table for each group (a table that indicates the group of connections to be input to the group of units) )
Configure settings.

〈ステップS6> 学習スケジューラを起動してバックプロパゲーション法
により学習処理を行なう。
<Step S6> The learning scheduler is activated and learning processing is performed using the backpropagation method.

以下、第2図の動作フローに示したステップS1〜S6
をそれぞれに分けて詳細に説明する。
Hereinafter, steps S1 to S6 shown in the operation flow of FIG.
will be explained in detail separately.

(ルール部全結合ニューロの構成) 本発明の対象となるルール部全結合ニューロは、例えば
、第5図に示すファジィ制御ルールの実現可能な階層ネ
ットワーク構成を有する。
(Configuration of rule section fully connected neuron) The rule section fully connected neuron that is the object of the present invention has, for example, a hierarchical network configuration that can realize the fuzzy control rule shown in FIG.

第5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 Fig. 5, the nodes shown in each part constitute one basic unit, and the basic unit consists of two units: 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5図のルール部全結合ニューロにおける基本
ユニットの構成を取り出して示したものである。
FIG. 4 shows the configuration of the basic unit in the rule part fully connected neuron of FIG. 5.

第4図において、基本ユニット20は多大力1出力系を
構成しており、複数の入力に対し各々の内部結合の重み
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 20 constitutes a multi-power single output system, and includes a multiplication section 22 that multiplies a plurality of inputs by the weight value of each internal connection, and an addition section that adds the multiplication results of the multiplication section 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2
2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では下記の(2)弐の演算を実行する。
Here, if the first layer is the h layer and the second layer is the i layer, then the multiplier 2
2 and the addition unit 24 executes the calculation of equation (1) below, and the threshold processing unit 26 executes the calculation of (2) 2 below.

x、・−Σ YphVhh             
 (1)yp*=1/((1+e−(X9′−”)  
   (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 θ、:i層の1番ユニットの閾値 W、h:h−i層間の内部結合の重み値xp;’hll
の各ユニットからi層の1番ユニットへの入力の積和 yph:p番目パターンの入力信号に対するh層のh番
ユニットからの出力 ypr:p番目パターンの入力信号に対するi層のit
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5図のルール部全結合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。
x, ・−Σ YphVhh
(1) yp*=1/((1+e-(X9'-")
(2) However, h: unit number of the h layer i: unit number of the i layer p: input signal pattern number θ,: threshold value W of the first unit of the i layer, h: weight of internal coupling between h and i layers value xp;'hll
Sum of products yph of the inputs from each unit to the first unit of the i layer: Output ypr from the h-th unit of the h-layer for the input signal of the p-th pattern: it of the i-layer for the input signal of the p-th pattern
Output from the unit Here, the above equation (2) is known as a sigmoid function, and the threshold processing section 26 of the basic unit shown in the black circle in the rule section fully connected neuron in FIG. Perform threshold processing according to.

これに対し閾値処理部26に ypi=Xpi となる線形関数を設定したものが第5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除く。こ
の第4図の基本ユニットを構成するハードウェアとして
は特願昭63−216865号の「ネットワーク構成デ
ータ処理装置」が使用できる。
On the other hand, a linear function unit in which ypi=Xpi 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 implementation section 10, is excluded. As the hardware constituting the basic unit shown in FIG. 4, "Network configuration data processing device" disclosed in Japanese Patent Application No. 63-216865 can be used.

再び第5図を参照してルール部全結合ニューロの各部の
構成を説明する。
Referring again to FIG. 5, the configuration of each part of the rule part fully connected neuron 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を入力とし、入力変数X+〜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。
First, the antecedent membership function realization unit 10 receives each input variable X, , X2 as input, and outputs the grade value of the membership function of the input variables X+ to Xn. In the figure, each membership function is a one-variable function for simplicity, but it may be a multi-variable function.

つまり変数X1とX2を入力として、 x   &X2 (SA) というメンバシップ関数であっても良い。In other words, with variables X1 and X2 as input, x &X2 (SA) It may also be a membership function.

ルール部は階層型ニューラルふソトワークである。入力
変数X1.Xzのメンバシップ関数のグレード値を入力
として、出力変数Yのメンバシップ関数のグレード値を
出力とする。
The rules section is a hierarchical neural software work. Input variable X1. The grade value of the membership function of Xz is input, and the grade value of the membership function of output variable Y is output.

後件部メンバシップ関数実現部14(重心決定部を含む
)は、出力変数のメンバシップ関数y(S A)〜Y 
(LA)のグレード値を入力して、出力変数Yの値を出
力する。
The consequent membership function realization unit 14 (including the centroid determination unit) calculates the membership functions y(S A) to Y of the output variables.
Input the grade value of (LA) and output the value of output variable Y.

また、第5図では各ユニットを1つのニューロンとして
説明しているが、ルール部以外の部についてユニットの
機能が特定できているものはニューロンとせずにユニ・
7ト機能を実現するゲート回路、演算器等としてもよい
In addition, although each unit is explained as one neuron in Figure 5, units whose functions can be specified for parts other than the rule part are not treated as neurons but as uni-neurons.
It may also be a gate circuit, an arithmetic unit, etc. that realizes the 7-bit function.

第5図においては入力X1.Xz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、同図を参照して各部
の構成を詳細に説明すると次のようになる。
In FIG. 5, input X1. Taking as an example a case where two inputs Xz are given to obtain a control output Y, the configuration of each part will be explained in detail with reference to the same figure as follows.

入力部16は分離ユニット28−1.28−2で構成さ
れ、人力X1.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。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32 1
〜32−3で構成される。
The input section 16 is composed of separation units 28-1, 28-2, and human power X1. X2 is divided into two parts and given to the antecedent membership function realization unit 10. The antecedent membership function realization unit 10 includes four sigmoid function units 30-1 to 30.
−4 and the same four linear function units 32 1 to which the outputs of each sigmoid function unit 30 1 to 30-4 were input.
~32-3.

ルール部12はシグモイド関数ユニット341〜34−
5を備え、各シグモイド関数ユニット34−1〜34−
5に対する前件部メンバシップ関数実現部10からは総
てのユニットに対して結線が行なわれている。シグモイ
ド関数ユニット34−1〜34−5の出力は後件部演算
を行なう線形関数ユニフ)36−1〜36−2との間で
各ユニット間が総て結線されている。
The rule section 12 includes sigmoid function units 341 to 34-
5, and each sigmoid function unit 34-1 to 34-
The antecedent membership function realization unit 10 for 5 is connected to all units. The outputs of the sigmoid function units 34-1 to 34-5 are all connected to linear function units 36-1 to 36-2 which perform consequent calculations.

後件部メンバシップ関数実現部14は9つの線形関数ユ
ニット381〜38−9で構成されており、ルール部1
2から出力される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 section 14 is composed of nine linear function units 381 to 38-9, and the rule section 1
The membership function is reduced (or enlarged) based on the two types of output values (grade values) output from 2, and the function sum of the two types of reduced membership functions is calculated.

さらに重心計算実現部18は重心決定要素出力装置40
と重心算出装置42で構成され、後件部メンバシップ関
数実現部14からの出力の重付は総和を重心決定要素出
力装置40に設けられた2つの線形関数ユニソ)40−
1.40−2のそれぞれで演算して2つの重心算出要素
Y+、Yzを求め、最終的に重心算出装置42で2つの
重心算出要素Y+、Yzから重心を算出して制禍出力Y
を生ずる。
Furthermore, the center of gravity calculation realization unit 18 is configured to output device 40 for determining the center of gravity.
and a centroid calculation device 42, and the weighting of the output from the consequent membership function realization unit 14 is performed by calculating the sum of the two linear functions provided in the centroid determining element output device 40) 40-
1.40-2 respectively to obtain the two center of gravity calculation elements Y+ and Yz, and finally the center of gravity calculation device 42 calculates the center of gravity from the two center of gravity calculation elements Y+ and Yz to produce the disaster control output Y.
will occur.

第6図は、第5図のルール部全結合ニューロについて、
本発明による学習方法を実現するためのニューロングル
ープと結線グループを示す。
Figure 6 shows the rule part fully connected neuron in Figure 5.
4 shows neuron groups and connection groups for implementing the learning method according to the present invention.

第6図において、ニューロングループはGa−Ggの7
つであるが、この内、入力部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の2つ
については単なる分離及び加算合成を行なうにすぎない
ことから、学習対象からは除いており、また、本発明が
ルール部と前件部メンバシップ関数実現部を学習させる
ものであることから、本発明の学習対象に入るニューロ
ングループはGb、Gc、Gd、Geの4つとなる。
In Figure 6, the neuron group is Ga-Gg 7
However, among these, the input neuron group Ga
and the neuron group Gg of the center of gravity calculation implementation unit 18 are excluded from the learning target because they are simply separated and added and combined. Since the realization unit is to be trained, there are four neuron groups to be studied in the present invention: Gb, Gc, Gd, and Ge.

一方、各ニュ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ンクプロ
パゲーション法により修正する学習を行なうことから、
結線グループCab−Cdeが本発明による学習処理の
対象となる。
On the other hand, the connection group connecting each neuron group is Ca
b = Cfg, and since learning is performed to modify the weight value of the input connection located in the previous stage of the neuron group to be learned by the puncture propagation method,
The connection group Cab-Cde is the object of the learning process according to the present invention.

この第5.6図に示した構成のルール部全結合ニューロ
を対象とした第2図の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 operation flow of FIG. 2 for the rule section fully connected neuron having the configuration shown in FIG. 5.6, 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)この前件
部メンバシップ関数実現部10に対する重み値の初期設
定は第6図に示す前件部メンバシップ関数実現部の結線
グループCab及びCbcにおける各結線の重みを、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 antecedent membership function realization unit) The initial setting of the weight value for the antecedent membership function realization unit 10 is performed in the connection groups Cab and Cbc of the antecedent membership function realization unit shown in FIG. Initialize the weight of each connection so as to realize the given membership function.

第7図は第5図の前件部メンバシップ関数実現部IOに
おける制御入力X1側を取り出して示したものである。
FIG. 7 shows the control input X1 side of the antecedent membership function realizing unit IO in FIG. 5.

第7図において、シグモイド関数ユニット301.3(
)−2より出力される出力値yはy= 1/ (1+e
−””−” ’ )     (3)で表わされる。
In FIG. 7, the sigmoid function unit 301.3 (
)-2, the output value y 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ト3(1−1の入力結
線に重み値Wとして、を設定し、且つシグモイド関数ユ
ニット30−1に閾値θとして、θ−−10を設定する
In the initial setting of the weight value for the antecedent membership function realizing unit 10 of the present invention, for example, the weight value W is set to the input connection of the sigmoid function unit 3 (1-1) based on the knowledge that is held in advance. In addition, θ−10 is set as the threshold value θ in the sigmoid function unit 30-1.

またもう1つのシグモイド関数ユニット3〇−2の入力
結線には重み値Wとして、 W=20 を設定し、同時にシグモイド関数ユニット302に閾値
θとして、 θ−10 を設定する。尚、線形関数ユニット32 1.322の
入力結線の重み値は重み初期値1を設定している。
Further, the input connection of the other sigmoid function unit 30-2 is set to W=20 as the weight value W, and at the same time, the threshold value θ is set to θ-10 in the sigmoid function unit 302. Note that the weight value of the input connection of the linear function unit 32 1.322 is set to an initial weight value of 1.

このようにシグモイド関数ユニット30−1に、W〈0
.θ〈0 となる重み値及び閾値を初期設定した場合には、第8図
の特性曲線44に示す制御入力X1に対するユニット出
力値XI (SS)、すなわち制御人力Xが大きくなる
とユニット出力値X、(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, in the sigmoid function unit 30-1, W〈0
.. When the weight value and threshold value are initially set such that θ<0, the unit output value XI (SS) for the control input X1 shown in the characteristic curve 44 in FIG. 8, that is, as the control human power X increases, 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とで第7図の特
性曲線46に示す制御人力X、に対するユニット出力値
XI  (LA) 、すなわち制御人力Xが大きい程ユ
ニット出力値X+  (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を算出する機能が実現
する。
Further, in the sigmoid function unit 30-2, W>0. θ〉
By initially setting the weight value and threshold value to be 0, the unit output value XI (LA) for the control human power X shown in the characteristic curve 46 in FIG. A function is realized to calculate the truth value of a membership function whose function shape is increasing.

この第7図に示すシグモイド関数ユニット301.3(
12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302,304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
づいて初期設定する。
The sigmoid function unit 301.3 (
The initial setting of the weight value and threshold value for 12 is based on the knowledge that is held in advance so that the remaining sigmoid function units 302 and 304 in the antecedent membership function realization unit 10 also realize the desired antecedent membership function. Initialize based on.

(ルール部の初期設定) 第3図のルール部12に対する重み値の初期設定は、第
6図に示すルール部に含まれる結線グループCcd及び
Cdeに属する各結線の重み値を、予め持っている知識
を導入して一定の条件の基で発生した乱数(例えば+1
〜−1の範囲)を用いて初期設定する。
(Initial setting of the rule section) The initial setting of the weight value for the rule section 12 shown in FIG. 3 has in advance the weight value of each connection belonging to the connection groups Ccd and Cde included in the rule section shown in FIG. Random numbers generated under certain conditions by introducing knowledge (for example, +1
to -1).

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に基づくファジィ論理演算の関数を
説明すると次のようになる。
Sigmoid function unit 34-1 in the rule section 12
The function of the fuzzy logic operation based on the weight value initially set to the input connection of ~34-8 and the threshold value set to the unit itself will be explained as follows.

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よりグレード値
X、(SS)〜Xz  (LA)が入力し、積和演算及
び閾値処理により出力値yのグレード値y (SS)〜
y(LA)を生ずる。
FIG. 9 shows one sigmoid function unit 34 provided in the rule section 12, in which the grade value X, (SS) to Xz (LA) is extracted from the antecedent membership function realization section 10 located in the previous stage. is input, and the grade value y (SS) of the output value y is calculated by product-sum calculation and threshold processing.
yields y(LA).

上記 X+(SS) −X+ 、X+(LA) −X2
Xz(SS)=X:l 、Xz(LA)=X4 とした
とき第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、 S =WXl ・X +  +Wxz Hx2+ WX
3 ・X3 +WX4・x3−θ          
(4)y=1/ (1+e−3)          
(5)として算出される。この(5)弐で与えられるユ
ニット出力値yは、入力結線の重み値WXI〜WX4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。
Above X+ (SS) -X+ , X+ (LA) -X2
When Xz(SS)=X:l and Xz(LA)=X4, the output value y output from the sigmoid function unit 34 in FIG. 9 is as follows: S = WXl ・X + +Wxz Hx2+ WX
3 ・X3 +WX4・x3−θ
(4) y=1/ (1+e-3)
It is calculated as (5). The unit output value y given by (5) 2 can realize an appropriate function shape by arbitrarily setting the weight values WXI to WX4 of the input connections and the threshold value θ.

尚、ルール部の最終段に設けられた線形関数ユニット3
6−1.36−2に対する結線の重み値は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が設定される。
Note that the linear function unit 3 provided at the final stage of the rule section
The weight value of the connection for 6-1.36-2 is initially set to 1, and the threshold processing is a linear function,
A 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)第5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6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 consequent part membership function realization part) Initial setting of the weight value for the consequent part membership function realization part 14 in FIG. Initial settings are made to realize the given membership function based on the knowledge of the given membership function.

第10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. 10 is an explanatory diagram specifically showing the initial setting of weight values for the consequent membership function realization unit 14.

第10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381〜38−9
に対しては、前段のルール部120線形関数ユニット3
6−1〜3B−2より図に示すように結線入力が行なわ
れている。この9つのユニット38−1〜38−9は、
制御出力Yの線直線上の0〜1の範囲の点に等間隔に対
応じている。
In FIG. 10, the consequent membership function realization unit 14
Nine linear function units 381 to 38-9 provided in
For, the rule part 120 linear function unit 3 of the previous stage
Connection input is performed from 6-1 to 3B-2 as shown in the figure. These nine units 38-1 to 38-9 are
They correspond to points in the range of 0 to 1 on the straight line of the control output Y at equal intervals.

この線形関数ユニソl−38−1〜38−9に対する入
力結線に対する重み値の初期設定は、ルール部12のユ
ニッ)36−1からの出力y (SS)の結線重み値に
ついては、右側に示す横軸を制御出力Y、縦軸をユニッ
ト出力値としたグラフの特性曲線46に従ってユニット
38−1側からユニット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。
The initial setting of the weight value for the input connection for this linear function Unisol l-38-1 to 38-9 is shown on the right for the connection weight value of the output y (SS) from the unit) 36-1 of the rule section 12. According to the characteristic curve 46 of the graph in which the horizontal axis is the control output Y and the vertical axis is the unit output value, weight values are set from the unit 38-1 side to the unit 38-9 side, 1, 1. 1 0.75. 0.5. 0.25.
0. 0. Initialize to 0.

逆にユニット出力y (LA)を生ずるルール部12の
線形関数ユニソ)36−2からの結線については、特性
曲線48に従ってユニ・ノド38〜1から38−9に向
けて重み値、 0 0、 0. 0.25. 0.5. 0.75. 
1. 1. 1を初期設定する。
Conversely, for the connection from the linear function uni-node 36-2 of the rule section 12 that produces the unit output y (LA), the weight values 0 0, 0. 0.25. 0.5. 0.75.
1. 1. Initialize 1.

さらに、線形関数ユニット38−1〜38−9は非線形
閾値処理を行なわず、閾値θはθ−0に設定する。
Furthermore, the linear function units 38-1 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、ルール部の線形関数ユニッ)
36−1.36−2から出力されたユニット出力値V 
(SS)及びy (LA)は、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 part membership function realization part 14, the linear function unit of the rule part
Unit output value V output from 36-1.36-2
(SS) and y (LA) are reduced by multiplication by initial weight values, then added, and output to the next centroid calculation implementation unit 18.

尚、第10図にあっては、ユニット出力を縮小するよう
に1以下の重み値を初期設定しているが、1以上の重み
値を設定して拡大することも有り得る。
In FIG. 10, a weight value of 1 or less is initially set so as to reduce the unit output, but it is also possible to set a weight value of 1 or more to enlarge it.

(重心計算実現部の初期設定) 第5図の重心計算実現部18に対する重み値の初期設定
は、第6図に示す結線グループCfgに対し重心計算を
実現するように初期設定する。
(Initial Setting of Center of Gravity Calculation Implementation Unit) The weight values for the center of gravity calculation implementation unit 18 shown in FIG. 5 are initialized so as to realize center of gravity calculation for the connection group Cfg shown in FIG. 6.

第11図は重心計算実現部18の重心決定要素出力装置
40に対して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. 11 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つの線形関数
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l−38−1〜38−9のそれぞれが結線され
る。そして、この入力結線に対し図に示すように重心計
算に使用する2つの重心導出値Y1.Yzを算出するた
めの重み値が設定される。
For the two linear function units 40-1 and 40-2 provided in the center-of-gravity determining element output device 40, nine linear function units l-38 provided in the consequent membership function realization unit 14 of the preceding stage are provided. -1 to 38-9 are each connected. Then, for this input connection, as shown in the figure, two centroid derived values Y1. A weight value for calculating Yz is set.

ファジィ制御にあっては、次式に従って同一制御出力に
ついての縮小されたメンバシップ関数の関数和の図形の
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ことが多い。
In fuzzy control, a method is often adopted in which the control output Y, which is a fuzzy inference value, is calculated by finding the center of gravity of the figure of the sum of functions of reduced membership functions for the same control output according to the following formula: .

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からの結線に対す
る重み値として、制御出力Yの最小値y=oを起点に最
大値y=iまで等間隔をもって0から増加する重み値を
割り付ける。
In order to realize this equation (6), the linear function unit 40-
As a weight value for the connections from the linear function units 38-1 to 38-9 provided in the consequent membership function realization unit 14 for 1, starting from the minimum value y=o of the control output Y up to the maximum value y=i Assign weight values that increase from 0 at equal intervals.

一方、線形関数ユニソ!−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=0までの間に0
から上記と同じ等間隔をもって、例えば−1に減少する
重み値を割り付ける。
On the other hand, the linear function Uniso! -40-2, 0 from the maximum value Y=1 of the control output Y to the minimum value Y=0.
For example, weight values are assigned that decrease from -1 to -1 at the same equal intervals as above.

このような線形関数ユニ7ト40 1,40−2に対す
る入力結線の重み付けにより、前段の線形関数ユニット
38−1〜38−9のユニット出力値をC9〜C1とす
ると、線形関数ユニット4〇−1は、 Y、 = I C,+0.875 cz +0.75C
3+ 0.625C4+ 0.5 cs + 0.37
5C6+ 0.25 C7+ 0.125CB+ OC
q  (7)を出力し、また線形関数ユニット40−2
は、yz =OCI  −0,125CZ −0,25
C30,375C,−0,5Cs −0,625C60
、75C,−0,875C,−I C9(8)を出力す
る。
By weighting the input connections to the linear function units 401 and 40-2 in this way, if the unit output values of the linear function units 38-1 to 38-9 in the previous stage are C9 to C1, the linear function units 40- 1 is Y, = I C, +0.875 cz +0.75C
3+ 0.625C4+ 0.5 cs + 0.37
5C6+ 0.25 C7+ 0.125CB+ OC
q (7) and also outputs linear function unit 40-2
is yz =OCI -0,125CZ -0,25
C30,375C, -0,5Cs -0,625C60
, 75C, -0,875C, -I C9(8) is output.

線形関数ユニソl−40−1,40−2から出力される
重心導出値Y+ 、Yzは重心算出装置42に与えられ
、 Y=Yz / (Y2−Y、>        (9)
を使用して重心、すなわちファジィ推論値である制御出
力Yが算出される。
The centroid derived values Y+ and Yz output from the linear function Unisol l-40-1 and 40-2 are given to the centroid calculation device 42, and Y=Yz/(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と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 the equation (9) matches Y in the equation (6).

以上の処理で第2図の31〜S4に示したルール部全結
合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 values for the rule part fully connected neurons shown in 31 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
いてルール部全結合ニューロに学習処理を行なわせるた
めの学習計画、すなわち、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12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・結線対応表の設定の2つを行なう。
(Setting of Learning Schedule) In step S5 of FIG. 2, following the completion of the initial settings, a learning plan, ie, a learning schedule, for causing the rule section fully connected neuron to perform a learning process is set. This learning schedule is set by setting the phase/group correspondence table shown in FIG. 12(a) and setting the group/connection correspondence table shown in FIG. 12(b).

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
先ずルール部12の重みを、次いで前件部メンバシップ
関数実現部10の重みの学習を行なうことから、第12
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6図に示すニューロングループGd、Geを、
フェーズ2にGb、Gc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, after setting the initial weight values, the weights of the rule unit 12 are first learned, and then the weights of the antecedent membership function realizing unit 10 are learned.
As shown in Figure (a), in Phase 1, neuron groups Gd and Ge shown in Figure 6 are used as learning target groups.
Set Gb and Gc in phase 2.

一方、グループ・結線対応表は、ルール部全結合ニュー
ロにおけるニューロングループGa〜Ggと入力結線グ
ループの対応関係を設定するもので、第12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〜Cgfのそれぞれが対応付けられる
 (第6図参照)。
On the other hand, the group/connection correspondence table sets the correspondence between neuron groups Ga to Gg and input connection groups in the rule part fully connected neuron, and as shown in FIG. 12(b), The input connection groups Cab to Cgf are associated with each other (see FIG. 6).

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86に進んで学
習スケジューラを起動し、実際にルール部全結合ニュー
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変更する学習を行なわせる
When the setting of the phase/group correspondence table and the group/connection correspondence table is completed, proceed to step 86 in Figure 2 to start the learning scheduler and actually give the learning data to the fully connected neuron in the rule section and perform the pack. Learning is performed to change 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13図は本発明のルール部全結合ニューロの学習処理
フロー図を示す。この動作フロー図は例えば第14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. 13 shows a learning processing flow diagram of the rule part fully connected neuron of the present invention. This operation flow diagram can be realized, for example, by the device configuration shown in FIG.

まず、学習処理のための装置構成を説明すると、第14
図において、ルール部全結合ニューロ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, to explain the device configuration for learning processing, the 14th
In the figure, a learning instruction unit 50 and a learning unit 70 are provided for the rule part fully connected neuron 100.

7晋指示ユニット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なる学習信号を格
納した学習信号格納部54、第12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、およびグループ・結線対応表を格納したグ
ループ・結線対応テーブル58が接続される。また、学
習スケジューラ52に対しては学習収束判定部60が設
けられる。
7 Jin instruction unit 50 has a learning scheduler 52,
For the learning scheduler 52, there is a learning signal storage section 54 that stores learning signals consisting of pairs of control inputs and desired control outputs for the control inputs, and a phase group storage section 54 that stores the phase group correspondence table shown in FIG. A correspondence table 56 and a group/connection correspondence table 58 storing a group/connection correspondence table are connected. Further, a learning convergence determination section 60 is provided for the learning scheduler 52.

一方、学習ユニット70には学習指示読取部72、学習
フラグ設定部74及びバックプロパゲーション法により
重み値を変更する重み変更部76が設けられる。
On the other hand, the learning unit 70 is provided with a learning instruction reading section 72, a learning flag setting section 74, and a weight changing section 76 that changes weight values using a backpropagation method.

さらに、第14図における装置構成の特徴は、ルール部
全結合ニューロ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。
Furthermore, a feature of the device configuration in FIG. 14 is that a learning regulator 80 is provided in the connection connecting each unit in the rule section fully connected neuron 100.

学習調整器80は第15図に示す構成を有する。The learning adjuster 80 has the configuration shown in FIG.

向、学習調整器80と共に重み変更部76を示している
The weight change unit 76 is shown together with the learning adjuster 80.

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。
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 .

一方、重み変更部76にはバ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9
0及び重み変更量保存部92が設けられる。
On the other hand, the weight change unit 76 includes a weight calculation unit 88 that performs weight calculation using a backpropagation method, and a weight storage unit 9.
0 and a weight change amount storage section 92 are provided.

このように、ルール部全結合ニューロの結線毎に学習調
整器80を設けることで、学習指示ユニット50の学習
スケジューラ52によりルール部全結合ニューロ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、すなわ
ちフラグオンとなっている結線に対してのみ重みの変更
、すなわち学習を行なうことが可能となる。
In this way, by providing the learning regulator 80 for each connection of the rule section fully connected neuron, the learning scheduler 52 of the learning instruction unit 50 can control the rule section fully connected neuron 100.
A learning flag can be set to determine whether or not to change the weight value of a connection, and the weight can be changed, that is, learning can only be performed for connections for which the learning flag is enabled, that is, the flag is on. It becomes possible.

また、学習調整器80に対するフラグセントは、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
ク構造をも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10、ルール部12及び後件部メンバシップ関数実現
部14で成る階層ネットワークを特定する際にも使用さ
れる。
Furthermore, the flag sent to the learning coordinator 80 is an antecedent membership that can execute 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 consisting of the function realization section 10, the rule section 12, and the consequent membership function realization section 14.

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
状態でバックプロパゲーション法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。
Adjustment of weight values when actually learning by the back propagation method with a hierarchical network conforming to fuzzy rules configured is performed as follows.

第15図において、学習調整器80の重み変更情報読取
部84に重み変更部76の重み変更量保存部92に対し
重み演算部88より重みの変更量が書き込まれているこ
とを監視している。重み変更情報読取部84で重みの変
更があったことを検知すると、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。
In FIG. 15, the weight change information reading unit 84 of the learning adjuster 80 monitors whether the weight change amount is written in the weight change amount storage unit 92 of the weight change unit 76 by the weight calculation unit 88. . When the weight change information reading unit 84 detects that the weight has changed, it notifies the weight change amount adjustment unit 86 of the fact. 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.

一方、学習フラグがオフであれば、重み変更量調整部8
6は重み変更部76の重み変更量保存部92にゼロを設
定し、重み変更を無効とする。この学習スケジューラを
構成するハードウェアは特願昭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。
On the other hand, if the learning flag is off, the weight change amount adjustment unit 8
6 sets zero in the weight change amount storage section 92 of the weight change section 76 to invalidate the weight change. The hardware constituting this learning scheduler is shown in Japanese Patent Application No. 63-227825 entitled "Learning Method for Network Configuration Data Processing Apparatus".

次に、第13図の学習処理フローを参照して、第14図
の装置構成に従ったルール部全結合ニューロの学習処理
を説明する。
Next, with reference to the learning processing flow shown in FIG. 13, the learning processing of the rule section fully connected neuron according to the device configuration shown in FIG. 14 will be described.

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、まずSl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にセントして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
表に参照して学習フェーズi=lに対応するニューロン
グループ番号を読み出す。本発明にあっては、フェーズ
1にルール部全結合ニューロ100の前件部メンバシッ
プ関数実現部10、ルール部12のニューロングループ
Gb−Geが設定されている。
First, when the learning scheduler 52 of the learning instruction unit 50 is activated, first, in Sl, the phase counter i indicating the progress of the learning phase is set to i=1, and the process proceeds to S2, where the process is stored in the phase/group correspondence table 56. The neuron group number corresponding to learning phase i=l is read out with reference to the correspondence table. In the present invention, the antecedent membership function realizing section 10 of the rule section fully connected neuron 100 and the neuron group Gb-Ge of the rule section 12 are set in phase 1.

続いてS3に進み、ニューロングループ番号に対応した
結線番号をグループ・結線対応テーブル58を参照して
読み出す。
Next, the process advances to S3, and the connection number corresponding to the neuron group number is read out with reference to the group/connection correspondence table 58.

続けてS4に進み、結線グループ番号を出力して結線グ
ループ番号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。
The process then proceeds to S4, where the connection group number is output and the learning flag of the learning adjuster 80 provided to the connection belonging to the connection group number is turned on.

具体的には、学習指示ユニット50の学習スケジューラ
52から学習ユニット70の学習指示読取部72に対し
結線グループ番号を出力し、学習指示読取部72で結線
グループ番号を読み取って学習フラグ設定部74に与え
る。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
ラグをセントする。
Specifically, the learning scheduler 52 of the learning instruction unit 50 outputs a connection group number to the learning instruction reading section 72 of the learning unit 70, and the learning instruction reading section 72 reads the connection group number and sends it to the learning flag setting section 74. give. The learning flag setting unit 74 selects a learning adjuster 80 provided in the connection belonging to the connection group number that received the learning instruction.
The learning flag is sent by instructing the flag storage unit 82 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
全結合ニューロ100に与え、教師信号dは重み変更部
76及び学習収束判定部60に与える。そして、学習人
力Xによりルール部全結合ニューロ100から出力され
る制御出力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にあってはハックプロパゲ
ーション法に従って重み値の変更を行ない、学習収束判
定部60で教師信号dに対する制御出力Yの誤差が規定
値以下となったとき学習終了を判定して学習処理を終了
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 desirable control output for the control human power X, and inputs the control human power X into the rule section fully connected neuro 100. The teacher signal d is given to the weight change section 76 and the learning convergence determination section 60. Then, the control output Y output from the rule unit fully connected neuron 100 by the learning human power
The weight change unit 76 changes the weight values according to the hack propagation method, and the learning convergence determination unit 60 determines the end of learning when the error of the control output Y with respect to the teacher signal d becomes equal to or less than a specified value. to end 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. Since the learning process of the present invention 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)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 learning principle by the pack propagation method of the present invention will be explained together with the hierarchical network.

第16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. 16 shows a general hierarchical neural network, which is composed of a type of node called a unit and internal connections with weights.

第16図では入力装置としての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。ここでは中間層
としてのi層は1層であるが、複数の中間層にあっても
同じである。各ユニットは第4図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とをもっている。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Wihと閾値θiとを誤差のフィードバ
ックにより適応的に自動調整して学習する。前記(1)
(2)弐から明らかなように、重み値Wihと閾値θi
との調節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作業となる。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θiを重み値として割り付けるこ
とで、閾値θiを重み値Wihの中に組み込んで閾値θ
iを重み値として扱うことができるハックプロパゲーシ
ョン法を提案している(特願昭62−333484号)
In Figure 16, the h layer is the input device, and the i layer is the intermediate layer.
layer, and the j layer as the output layer. Here, there is only one i-layer as the intermediate layer, but the same holds true even if there are a plurality of intermediate layers. As shown in FIG. 4, each unit includes a multiplier 22 that multiplies a plurality of inputs by the weight of each internal connection, and an adder 24 that adds all the multiplication results of the multiplier 22.
and a threshold processing unit 26 that performs threshold processing on the addition result and outputs one output. The calculations performed in this unit are as shown in (1) and (2) above for the basic unit 20.
). In the pack propagation method, the weight value Wih and threshold value θi of the hierarchical network are adaptively and automatically adjusted and learned using error feedback. Above (1)
(2) As is clear from Part 2, the weight value Wih and the threshold value θi
It is necessary to perform the adjustment at the same time, but this is a difficult task that interferes with each other. Therefore, in addition to the normal unit, the applicant of the present application provides a unit whose output value is always 1 in the h layer on the input side, and assigns a threshold value θi as a weight value to the output of this unit with an output value of 1. Then, by incorporating the threshold value θi into the weight value Wih, the threshold value θi is
We have proposed a hack propagation method that can treat i 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xp・−
ΣyphW・h         (11)”jp、−
1/ (1+exp(−x pt))    (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) can be changed to xp・−
ΣyphW・h (11)"jp, -
1/ (1+exp(-x pt)) (12)
Therefore, the threshold value θi does not appear.

前記(11)  (12)弐からの展開によって次の(
13)  (14)式が得られる。
The development from (11) and (12) above leads to the following (
13) Equation (14) is obtained.

xpJ−Σy、、WJ、          (13)
VpJ= 1 /  (1+exp(XpJ))   
   (14)ただし、 j :j層のユニット番号 W、B:i−j層間の内部結合の重み値xpj’1層の
各ユニットからj層の3番ユニットへの入力の積和 Vpj’P番目のパターンの入力信号に対するj層の3
番ユニットからの出力 第14図の重み変更部76では学習用の入カバターンX
が提示されたときに出力層jから出力される出カバター
ンypJと出カバターンy、Jのとるべき信号である教
師パターンdpjを受けると、両者の差分値 (dp;  ”1p=) を算出し、次に、 δ9、−ypi(1−ypJ)  (dpJ−YPj)
   (15)を算出する。続いて、 続いて、重み値変更部76は前記(15)弐で算出した
δ9.を用いて、 に従ってh層とi層の重み値の更新量ΔWih(t)を
算出する。
xpJ−Σy,,WJ, (13)
VpJ=1/(1+exp(XpJ))
(14) where, j: unit number W of the j layer, B: weight value xpj' of the internal connection between the i-j layers, sum of products Vpj'P of inputs from each unit of the first layer to the third unit of the j layer 3 of the j layer for the input signal of the pattern
The weight changing unit 76 in FIG. 14 outputs the input cover turn X for learning.
When receiving the output cover turn ypJ output from the output layer j when presented with the output cover turn y, and the teacher pattern dpj which is the signal that J should take, calculate the difference value (dp; ``1p=) between the two, Next, δ9, -ypi(1-ypJ) (dpJ-YPj)
(15) is calculated. Subsequently, the weight value changing unit 76 calculates δ9. calculated in (15) 2 above. Using , the update amount ΔWih(t) of the weight values of the h layer and the i layer is calculated according to the following.

続いて重み変更部76は前記(16)弐及び(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 但し、ε: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ΔWJi(t)
を算出する。ここで、前記(16)式右辺第2項で、前
回の更新サイクル時に決定された重み値の更新量を加算
するのは、学習の高速化を図るためである。
Next, the weight change unit 76 changes the weight value for the next update cycle according to the update amount calculated by the above equations (16) 2 and (18), where ε: learning constant ζ: momentum t: the i layer according to the number of learning times. Update amount of weight values between j layers ΔWJi(t)
Calculate. Here, the reason why the update amount of the weight value determined in the previous update cycle is added in the second term on the right side of the equation (16) is to speed up the learning.

W1□(t)  =wi1.(t−1)  +Δwih
(t)として決定する。
W1□(t) =wi1. (t-1) +Δwith
(t).

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 pjに一致する重み
値が得られるように学習処理を繰り返す。
The above learning process is repeated to update the weight values so that a weight value is obtained in which the output pattern y□ corresponding to the learning input pattern matches the teacher pattern dpj.

一方、第16図の階層ネットワークを構成するユニット
が線形ユニットであった場合には、前記(14)式は、 y pJ= Xpj                
     (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、J= dp=−ypi           (2
i)δ2.−Σδ、、WJi (t−1)      
 (22)と表わされる。
On the other hand, if the units constituting the hierarchical network in FIG. 16 are linear units, the above equation (14) becomes: y pJ= Xpj
(20). The above equations (15) and (17) in this linear function unit are δ, J= dp=-ypi (2
i) δ2. -Σδ,, WJi (t-1)
(22).

(本発明の重み学習処理) 第17図は第5図に示した本発明のルール部全結合ニュ
ーロに対しバ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. 17 is a processing flow diagram of weight learning performed by the backpropagation method for the rule section fully connected neuron of the present invention shown in FIG.

この学習処理フローにおける各部のパラメータは第18
図に示すように定めている。
The parameters of each part in this learning process flow are the 18th
It is defined as shown in the figure.

第18図は第5図のルール部全結合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層構造をもっており、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第1
層から第4層までであり、最終段の重心計算実現部18
における第6層は重み学習の対象から外される。
Figure 18 schematically shows the hierarchical structure of the rule section fully connected neuron in Figure 5, with layers 1 to 6 as shown.
It has a six-layer structure, with the first and third layers consisting of sigmoid function units, and the rest consisting of linear function units. Also, the learning target is the first one.
layer to the fourth layer, and the center of gravity calculation realization unit 18 at the final stage.
The sixth layer in is excluded from weight learning.

ここで、ルール部全結合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制御値、即ち制御出力値を
ybとしており1.学習処理は第6層から第5層、第4
層、第3層、第2層、第1層というように順次行なう。
Here, the fuzzy control value outputted by realizing the fuzzy rule by the fully connected neuron of the rule part, that is, the control output value, is yb, and 1. The learning process is performed from the 6th layer to the 5th layer and the 4th layer.
layer, third layer, second layer, first layer, and so on.

この階層毎の学習の進行はiカウンタで示される。即ち
、初期状態でiカウンタはi層5にセントされている。
The progress of learning for each layer is indicated by an i counter. That is, in the initial state, the i counter is sent to the i layer 5.

さらに説明を簡単にするため、Wi+i−+ とΔWi
+i−1はマトリックスを示し、大きさはくi層目のニ
ューロン数)X (i−1層目のニューロン数)となる
To further simplify the explanation, Wi+i−+ and ΔWi
+i-1 indicates a matrix, the size of which is the number of neurons in the i-th layer)X (the number of neurons in the i-1th layer).

さらにまたδiとyiはベクトルと示し、大きさはi番
目の層のニューロン数と同じになる。
Furthermore, δi and yi are shown as vectors, and the size is the same as the number of neurons in the i-th layer.

この第18図に示す各部のパラメータを前提に第17図
の重み学習処理フローを、例えばフェーズ1における学
習について説明すると次のようになる。
The weight learning processing flow in FIG. 17, for example, learning in phase 1, will be explained as follows based on the parameters of each part shown in FIG. 18.

まず、ステップSL(以下「ステップ」は省略して単に
81として記述する)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18図に示した
ように6層構成であることから、カウンタiをi=6に
初期設定する。この初期設定により第6層目が学習対象
として指定される。
First, in step SL (hereinafter "step" will be omitted and simply described as 81), a counter i for setting a learning target layer is initialized. Specifically, since the device has a six-layer configuration as shown in FIG. 18, the counter i is initially set to i=6. With this initial setting, the sixth layer is designated as the learning target.

次に82に進み、シグモイド関数ユニットか否か判定す
る。この場合、線形関数ユニットであることから314
に進み最終段の階層か否か判定し、6層目が最終段であ
ることから315に進み、そのとき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 unit is a sigmoid function unit. In this case, since it is a linear function unit, 314
The process proceeds to step 315, where it is determined whether the layer is the final layer, and since the sixth layer is the final layer, the process proceeds to step 315, where the difference value δ6 is obtained using the teacher signal d and control output y6 obtained at that time.

次に86に進み、重みを学習するユニットか否か判定す
る。このとき第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
グがオフとなっているため)S8に進んで重み値更新量
ΔW6SをΔWhs=0としてS9に進み、この場合、
ΔWbs=Oであることから重み値Wasの更新は行な
わない。続いてS12に進んでカウンタi=1か否か、
即ち全ての階層の学習が終了したか否か判定し、このと
きi=6であることから313に進んでカウンタ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
層の学習に進む。
Next, the process proceeds to 86, where it is determined whether the unit is to learn weights. At this time, the 6th layer is excluded from the learning target (
Specifically, since the learning flag of the learning adjuster 80 provided in the connection is off), the process proceeds to S8, sets the weight value update amount ΔW6S to ΔWhs=0, and proceeds to S9. In this case,
Since ΔWbs=O, the weight value Was is not updated. Next, proceed to S12 and check whether the counter i=1 or not.
That is, it is determined whether learning of all layers has been completed, and since i=6 at this time, the process proceeds to 313 and the counter i is incremented to 1.
Decrement by one to set i=5, and return to S2 to start the next fifth
Proceed to learn layers.

第5層についても線形関数ユニットであることから82
から314に進むが、最終段階層でないことから316
に進み、1つ前の6層の学習処理で得られた差分値δ6
と重み値W65とから前記(22)式と同様の式に従っ
て差分値δ、を求める。
Since the fifth layer is also a linear function unit, 82
Proceeds to 314, but since it is not the final stage layer, it goes to 316
Proceed to step 6 and calculate the difference value δ6 obtained in the learning process of the previous 6 layers.
and the weight value W65, the difference value δ is determined according to a formula similar to the above formula (22).

次に86に進んで学習対象となっているか否か判定し、
第5層は本発明にあっては学習対象となっていないから
、重み値W6.を更新しない(S8−39−312−3
13)。
Next, proceed to 86 to determine whether it is a learning target,
Since the fifth layer is not a learning target in the present invention, the weight value W6. Do not update (S8-39-312-3
13).

次に、第4層の全ユニットについて処理しくSl 6−
36−37−39−312−513) 、第4層の処理
が終了すると第3層に進む。
Next, all units of the fourth layer are processed Sl 6-
36-37-39-312-513) When the fourth layer processing is completed, the process proceeds to the third layer.

第3層の処理に進むと、第3層に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、S5でシグモイド関数
ユニット固有の差分値δ3を前記(17)弐と同様の演
算式により求める。
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 in step S5. (17) Calculate using the same formula as in 2.

この第3層も学習対象となっていることから36から8
7に進んでS5で算出した差分値δ3を使用して重み更
新量ΔW3□を算出し、S9で更新する。
Since this third layer is also the learning target, 36 to 8
7, the weight update amount ΔW3□ is calculated using the difference value δ3 calculated in S5, and updated in S9.

この3層の最終ユニットまで同様な処理を繰り返し、2
層に進んで線形関数ユニットに関する学習処理を行ない
、さらに第1層に進んでシグモイド関数ユニットに関す
る学習処理を繰り返す。そして、第1層の最終ユニット
の処理が終了してS10から312に進むと、このとき
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。
Repeat the same process up to the final unit of these three layers, and
Proceeding to the first layer, learning processing regarding linear function units is performed, and further advancing to the first layer, learning processing regarding sigmoid function units is repeated. Then, when the processing of the final unit of the first layer is completed and the process proceeds from S10 to 312, since the counter i has become i-1 at this time, it is determined that learning of all layers has been completed, and a series of Finish the process.

(乱数を用いた重み初期設定) 次に、第19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. 19.

第19図の動作フロー図に示す学習処理にあっては、S
l、S2.S3で行なうルール部全結合ニューロの前件
部メンバシップ関数実現部10、ルール部12および後
件部メンバシップ関数実現部I4に対する重み値(閾値
を含む)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34.S5.S6の処理は第2図の
第1の実施例と同じである。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設定を行な
ってもよい。
In the learning process shown in the operation flow diagram of FIG.
l, S2. Random numbers were used as the initial setting of weight values (including thresholds) for the antecedent membership function realization unit 10, the rule unit 12, and the consequent membership function realization unit I4 of the rule unit fully connected neuron in S3. It is characterized by Other 34. S5. The processing at S6 is the same as the first embodiment shown in FIG. Furthermore, if there is some knowledge that is previously held, settings may be made based on this knowledge.

(その他) 尚、上記の具体的な実施例は第5図に示したように2つ
の制御入力X+、Xzを対象としたファジィルールを実
現するルール部全結合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
よいことは勿論である。
(Others) The above-mentioned specific example was an example of a rule section fully connected neuron that realizes a fuzzy rule targeting two control inputs X+ and Xz, as shown in FIG. However, it goes without saying that the number of control inputs may be one or three or more.

また、上記の実施例にあっては第7.8図に示した y=1/ (1+e−”″)         (23
)となるメンバシップ関数を例にとるものであったが、
第20図に示すように2つのシグモイド関数ユニット9
4−1.94−2のユニ・ノド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
してもよい。この場合のユニット出力yは、 ’! =1/(1−e−IIX+θリ −1/(1−e
 −””θ2)と表現することができる。
In addition, in the above embodiment, y=1/ (1+e-"") (23
) was taken as an example of the membership function, but
Two sigmoid function units 9 as shown in FIG.
4-1.94-2 uni-nod output subtraction unit 96
may be given to realize the sigmoid function shown in FIG. In this case, the unit output y is '! =1/(1-e-IIX+θli -1/(1-e
−””θ2).

[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、ルール部、後件部メンバシップ関数
実現部のそれぞれに予め持っている知識に基づ(初期設
定または乱数を用いた初期設定またはその複合設定を行
なった後にルール部全結合ニューロのルール部を学習さ
せた後、前件部メンバシップ関数実現部を学習させるこ
とで、効率の良い学習が可能となり、任意のファジィ制
<B Jl 応システムに使用するファジィルール実現
のだめ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 explained above, according to the present invention, the antecedent membership function implementation unit, the rule unit, and the consequent membership function implementation unit each have knowledge (initial Efficient learning is possible by training the antecedent membership function realization part after learning the rule part of the fully connected neuron after setting or initial setting using random numbers or a combination thereof. Therefore, it is possible to realize a more efficient connection weight analysis than the fuzzy rule implementation used in an arbitrary fuzzy system <B Jl response system.

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

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図はルール部全結合ニューロの定義の
説明図、第4図は基本ユニット説明図、第5図は本発明
のルール部全結合ニューロの具体的実施例を示した構成
図、第6図は第5図のニューロングループ及び結線グル
ープの説明図、第7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8図は前件部のメンバシ
ップ関数説明図、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11図は本発明の重心計算実現
部の初期設定説明図、第12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13図は本発明の学習処理フロー図、第14図は本発
明による学習処理の装置構成図、第15図は第14図の
結線毎に設けた学習調整器構成図、第16図は一般的な
階層ニューラル・ネットワーク説明図、第17図は本発
明の重み学習処理フロー図、第18図は第17図の各部
のパラメータ説明図、第19図は本発明の他の実施例を
示した動作フロー図、第20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。 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・・・・・・重心計算実現部、 20・・・・・・基本ユニット、 22・・・・・・乗算部、 24・・・・・・加算部、 26・・・・・・閾値処理部、 28−1.28−2.32−1〜32−4゜38−1〜
38−9.40−1.40’−2・・・・・・線形関数
ユニット 30−1〜30−2.34−1〜34−5゜94−1.
94−2・・・・・・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、5
8・・・・・・グループ・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・・・・・
・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・・・・・・減算ユニット、 100・・・・・・ルール部全結合ニューロ代理人 弁
理士  本  間    崇水光朗の学習力作フロー図 埠 図 ホ発朗の前件部メンバシ・ツブ関教臭堤部の初期設定説
明図系 図 ユニットの虫カイ直 前件部メシバシップ関@、説明図 第 図 水発萌のルール韻二ニット説朗図 第 図 本発明のt、((計算実罠爽の初期t9jl説朗闇沸 11図 フェーズ゛ニゲループ対i:表 グルーグ:峙諜對飛友 本発明のフェーズ・グループ対庖表 及σ゛グループ・綾線封府表の設定V同第 図 水発期の地の実施例を示した創作フロー回第 /q 図 4−l く θ2 (a) (b) 本発朗1;用いる他のメンバシップ関数の説明目早 図
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 an explanatory diagram of the definition of the rule section fully connected neuron, Fig. 4 is an explanatory diagram of the basic unit, and Fig. 5 is an explanatory diagram of the basic unit. 6 is an explanatory diagram of the neuron group and connection group of FIG. 5, and FIG. 7 is an antecedent membership function of the present invention. An explanatory diagram of the initial settings of the realization section, FIG. 8 is an explanatory diagram of the membership function of the antecedent section, FIG. 9 is an explanatory diagram of the rule section unit of the present invention, and FIG. 10 is an explanatory diagram of the membership function realization section of the consequent section of the present invention. FIG. 11 is an explanatory diagram of the initial settings of the center of gravity calculation implementation unit of the present invention, FIG. 12 is an explanatory diagram of the settings of the phase/group correspondence table and group/connection correspondence table of the present invention,
Fig. 13 is a learning process flow diagram of the present invention, Fig. 14 is a configuration diagram of a device for learning processing according to the present invention, Fig. 15 is a configuration diagram of a learning regulator provided for each connection in Fig. 14, and Fig. 16 is a general diagram. Fig. 17 is a flowchart of the weight learning process of the present invention, Fig. 18 is an explanatory diagram of parameters of each part of Fig. 17, and Fig. 19 shows another embodiment of the present invention. The operation flow diagram, FIG. 20, is an explanatory diagram of another membership function used in the present invention. 10...Antecedent part membership function realization part, 12
...Rule part, 14...Consequent part membership function realization part, 16
...Input section, 18.. Center of gravity calculation realization section, 20.. Basic unit, 22.. Multiplication section, 24.. Addition section. , 26...Threshold processing unit, 28-1.28-2.32-1~32-4°38-1~
38-9.40-1.40'-2...Linear function unit 30-1 to 30-2.34-1 to 34-5°94-1.
94-2...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, 5
8...Group phase correspondence table, 60
... Learning convergence determination section, 70 ... Learning unit, 72 ... Learning instruction reading section, 74 ... Learning flag setting section, 76 ... ... Weight change section, 80 ... Learning adjuster, 82 ... Flag storage section, 84 ... Weight change information reading section, 86 ...
-Weight change amount adjustment unit, 88...Weight calculation unit, 90...Weight storage unit, 92...Weight change amount storage unit, 96...Subtraction Unit, 100... Rules section fully connected neuro agent Patent attorney Mitsuo Honma's learning masterpiece flow diagram Buzu Ho Hatsuro's antecedent section Memberbashi Tsubu Kankyo Ikutsutsu section initial setting explanatory diagram Genealogy unit's Mushikai immediate precondition Meshibaship Seki@, explanatory diagram Figure Mizuhamoe's rules rhyme 2 knit theory diagram Figure t of the present invention, ((calculation actual trap refreshing initial t9jl theory Yamifu 11 phase ゛ Nigel loop Versus i: Front Group: Counterintelligence and Flying Friends This invention's phase, group vs. table and σ゛ group, Aya line feudal table setting V Creation flow episode showing an example of the place of origin of water in the same figure /q Figure 4-l θ2 (a) (b) Honsharo 1: Quick explanation of other membership functions used

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims]  1.入力信号の持つメンバーシップ関数値を算出して
出力する基本ユニットを複数設けることにより構成され
る前件部メンバシップ関数実現部(10)と、 前段の処理層の出力する演算結果値と該演算結果値に対
応付けられる内部結合の重み値との乗算値を入力として
、割り付けられる演算に従って演算結果値を算出して出
力する少なくとも一つの基本ユニットにより構成される
処理層を1段または複数段備え、かつ、隣接する前後段
の処理層の基本ユニットの間と、最前段の処理層の基本
ユニットと上記前件部メンバシップ関数実現部(10)
の基本ユニットとの間で相互に内部結合する構成を採る
ことにより構成されるルール部(12)と、該ルール部
(12)の最後段の処理層の対応する基本ユニットの出
力する演算結果値を入力として、出力信号のメンバーシ
ップ関数値に応じて導出される出力信号値を算出して出
力する少なくとも一つの基本ユニットにより構成される
後件部メンバシップ関数実現部(14)とより成る階層
ネットワークを有し、入力される制御状態量(X_1〜
X_n)に対応する制御操作量(Y_1〜Y_m)を出
力するルール部全結合ニューロにおいて、 前記前件部メンバシップ関数実現部(10)、ルール部
(12)、および後件部メンバシップ関数実現部(14
)の各々に重みおよび閾値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ルール部(1
2)の重みを学習させた後、前件部メンバシップ関数実
現部(10)の重みを学習させる第2過程と、を備えた
ことを特徴とするルール部全結合ニューロの学習方法。
1. An antecedent membership function realization unit (10) configured by providing a plurality of basic units that calculate and output membership function values of input signals, and calculation result values output from the preceding processing layer and the calculations. Equipped with one or more processing layers consisting of at least one basic unit that calculates and outputs a calculation result value according to the assigned operation, using as input the multiplication value of the weight value of the internal connection associated with the result value. , and between the basic units of the adjacent processing layers, the basic unit of the first processing layer, and the antecedent membership function realization unit (10).
A rule section (12) configured by adopting a configuration in which the basic units are mutually connected internally, and a calculation result value output by the corresponding basic unit of the last processing layer of the rule section (12). a hierarchy consisting of a consequent membership function realization unit (14) constituted by at least one basic unit that calculates and outputs an output signal value derived according to the membership function value of the output signal with input as input; It has a network and input control state quantity (X_1~
In the rule part fully connected neuron that outputs the control operation amount (Y_1 to Y_m) corresponding to Part (14
), and a first process of setting weights and initial threshold values for each of the rule units (1) using pre-prepared learning data.
2) After learning the weights, a second step of learning the weights of the antecedent membership function realization unit (10).
 2.前記第1過程の前件部メンバシップ関数実現部お
よび後件部メンバシップ関数実現部の重みおよび閾値の
初期値の設定は、予め持っている知識に基づいて作成さ
れた値の初期値を設定することにより行ない、ルール部
の重みおよび閾値は乱数を用いて設定することを特徴と
する請求項1記載のルール部全結合ニューロの学習方法
2. The initial values of the weights and thresholds of the antecedent membership function realization unit and the consequent membership function realization unit of the first process are set to initial values created based on knowledge held in advance. 2. The method for learning a fully connected rule part neuron according to claim 1, wherein the weights and threshold values of the rule part are set using random numbers.
 3.前記第1過程の重みおよび閾値の初期値の設定は
、乱数を用いて作成された重み初期値を設定することを
特徴とする請求項1記載のルール部全結合ニューロの学
習方法。
3. 2. The method for learning a fully connected rule part neuron according to claim 1, wherein the initial values of the weights and thresholds in the first step are set using random numbers.
 4.前記第1過程の重みおよび閾値の初期値の設定は
、予め持っている知識で設定可能な重みおよび閾値は該
知識で初期設定し、その他は乱数を用いて重みおよび閾
値の初期値を設定することを特徴とする請求項1記載の
ルール部全結合ニューロの学習方法。
4. In setting the initial values of the weights and thresholds in the first process, the weights and thresholds that can be set using prior knowledge are initialized using this knowledge, and the initial values of the other weights and thresholds are set using random numbers. 2. The method of learning rule part fully connected neurons according to claim 1.
 5.前記第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)、ルール部(12)、の
階層ネットワークの結線毎に学習の有無を決める学習フ
ラグを設定し、該結線に設定された学習フラグに基づい
て重み値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記載のルール部全結合ニューロの学習方法。
5. At the time of starting learning in the second process, a learning flag is set for each connection of the hierarchical network of the antecedent membership function realization unit (10) and the rule unit (12), and is set on the connection. 2. The method for learning a fully connected rule part neuron according to claim 1, wherein the weight values are optimized through a learning process based on the learned flags.
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