JPH05158506A - ファジィ制御パラメータの調整方法 - Google Patents

ファジィ制御パラメータの調整方法

Info

Publication number
JPH05158506A
JPH05158506A JP3348317A JP34831791A JPH05158506A JP H05158506 A JPH05158506 A JP H05158506A JP 3348317 A JP3348317 A JP 3348317A JP 34831791 A JP34831791 A JP 34831791A JP H05158506 A JPH05158506 A JP H05158506A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
value
membership function
equation
antecedent
control rule
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3348317A
Other languages
English (en)
Inventor
Akihiro Miyamoto
章広 宮本
Osamu Yagishita
修 柳下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP3348317A priority Critical patent/JPH05158506A/ja
Publication of JPH05158506A publication Critical patent/JPH05158506A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 後件部にメンバーシップ関数を用いた制御規
則に対し、前件部メンバーシップ関数のパラメータを自
動的に調整可能とする。 【構成】 ファジィ推論部20によるファジィ推論値と
オペレータによる操作値との残差を、残差演算装置11
により求める。そして、演算装置ないし算出装置12,
13,14,15により、前記残差をゼロにするよう
な、後件部にメンバーシップ関数を用いた制御規則の有
効度の最適値を求める。この最適値に基づき、修正装置
16により前件部メンバーシップ関数24のパラメータ
を逐次的に調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ファジィ制御における
制御規則の前件部メンバーシップ関数のパラメータを自
動的に調整する調整方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、制御プロセスにおいてファジィ制
御を行なう場合、その制御規則の調整はオペレータによ
り人為的に行なわれており、特にファジィ制御に熟練し
たシステムエンジニア等に頼っていた。この制御規則の
調整を自動的に行なう方法としては、例えば菅野道夫ら
によって提案された調整方法が知られている。この菅野
らによるアルゴリズムに使用されているファジィ推論法
は、前件部を三角形または台形のメンバーシップ関数か
らなるファジィ変数、後件部を通常の入出力の線形式と
したもので、多入力1出力の場合の制御規則は数式1の
ようになる。
【0003】
【数1】 Li:IF x1 is A1 i,x2 is A2 i,……,xm is Am i THEN yi=a0 i+a1 i・x1+a2 i・x2+……am i・xm
【0004】なお、数式1において、Liはi番目の規
則、xiは入力変数、Aj iはi番目のファジィ変数、yi
はi番目の規則の出力、aj iは定数である。ここで、あ
る入力つまりプロセス計測値(x1 0,x2 0,……,
xm 0)に対する推論結果(yに∧(ハット)を付して表す
とする)は、数式2に示すように各規則から得られる値
y0i(x1 0,x2 0,……,xm 0)の重み付き平均により
求めることができる。
【0005】
【数2】
【0006】この数式2において、nは制御規則数、W
iは上記入力(x1 0,x2 0,……,xm 0)に対するi番
目の制御規則の有効度、mは前件部命題数である。入力
xj 0におけるファジィ変数Aj iのメンバーシップ値をA
j i(xj 0)のように表すと、Wiは数式3によって求め
られ、Aj i(xj 0)を前件部命題数だけ掛けあわせたも
のとなる。
【0007】
【数3】
【0008】菅野らによる調整方法では、1組の新しい
入出力データ(y0,x1 0,x2 0,……,xm 0)を得た
とき、推論値(yのハット)とy0との残差(Re)
は、数式2、数式3に基づいて数式4により求まる。そ
して、この残差(Re)をゼロにするように制御規則の
有効度を求めるので、数式4のReに0を代入すると、
数式5が得られる。
【0009】
【数4】
【0010】
【数5】
【0011】ここで、入力値1個に対して2個のメンバ
ーシップ関数を調整の対象とすると、そのメンバーシッ
プ関数の値を数式6、数式7に示すようにWm,Wnとお
き、他のメンバーシップ関数の値及び数式1により求め
た後件部線形式の値を数式5に代入すれば、数式8が得
られる。なお、数式8において、a1,a2,a3は定数
である。
【0012】
【数6】Wm=Aj m(xj 0)
【0013】
【数7】Wn=Aj n(xj 0)
【0014】
【数8】a1・Wn+a2・Wm+a3=0
【0015】数式8を満たすWm,Wnの値が残差をゼロ
にするメンバーシップ関数の値であるから、図4に示す
ように適宜定めたメンバーシップ関数の値W1,W2(0
≦W1,W2≦1)に対する数式9の制約条件を満たし、
図4に示すように調整前のメンバーシップ関数の値(W
m 0,Wn 0)から数式8の直線上で最も近い点(最近点)
つまり(Wm 0,Wn 0)から数式8の直線に下ろした垂線
の交点を(Wm *,Wn *)とすると、新しいメンバーシッ
プ値(Wm’,Wn’)は調整ゲインαを用いて数式1
0、数式11のように求められる。
【0016】
【数9】W1<Wm’+Wn’<W2
【0017】
【数10】Wm’=Wm 0+α(Wm *−Wm 0)
【0018】
【数11】Wn’=Wn 0+α(Wn *−Wn 0)
【0019】次に、入力値xjに対して、前件部メンバ
ーシップ値をWm’,Wn’にするように前件部メンバー
シップ関数のパラメータを修正することにより、調整を
行なうことができる。その方法として、次の修正方法を
用いる。まず、Wm 0>0,Wn 0>0の場合は、xk 0にお
けるAk mのメンバーシップ値及びAk nのメンバーシップ
値がそれぞれWm’とWn’になるように、Ak m及びAk n
のパラメータを次のように調整する。
【0020】W’≧0.5の場合には、図5、図6に
示すように、メンバーシップ値が0であるパラメータの
点とW’とを結び(破線にて示す)、その直線延長上で
メンバーシップ値が1になる点Pを新しいパラメータと
する。なお、図5はW’>W0の場合、図6はW’<W0
の場合である。 W’<0.5の場合には、図7、図8に示すように、
メンバーシップ値が1であるパラメータの点とW’とを
結び(破線にて示す)、その直線延長上でメンバーシッ
プ値が1になる点Pを新しいパラメータとする。なお、
図7はW’<W0の場合、図8はW’>W0の場合であ
る。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の調整方
法は、後件部に線形関数を有す制御規則に対するもので
あり、後件部にメンバーシップ関数を有する制御規則に
ついては、前件部メンバーシップ関数のパラメータを調
整することができないという問題があった。本発明は上
記問題点を解決するためになされたもので、その目的と
するところは、後件部にメンバーシップ関数を有する制
御規則についても、前件部メンバーシップ関数のパラメ
ータを自動的に調整できるようにしたファジィ制御パラ
メータの調整方法を提供することにある。
【0022】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、ファジィ制御に用いる制御規則の前件部
メンバーシップ関数のパラメータを、オペレータによる
操作値と、その時の計測値を入力とするファジィ推論に
よる推論値との残差に基づいて調整する方法において、
前記残差をゼロにするような、後件部にメンバーシップ
関数を用いた制御規則の有効度の最適値を求め、この最
適値を用いて前件部メンバーシップ関数のパラメータを
逐次的に調整するものである。
【0023】
【作用】本発明では、MAX−PRODUCT法、面積
法、MAX−MIN法等により得られるファジィ推論値
と、オペレータによる操作値との残差がゼロとなるよう
に、ある入力値に対し一定の制約条件における後件部フ
ァジィ変数に対応する制御規則の有効度の最適値を求
め、後件部にメンバーシップ関数を有する制御規則の前
件部メンバーシップ関数のパラメータを、前記有効度の
最適値を用いて逐次、自動的に調整する。
【0024】
【実施例】以下、図に沿って本発明の実施例を説明す
る。まず、この実施例における調整の対象となる制御規
則が次の数式12によって表されるものとする。
【0025】
【数12】 Li:IF x1 is A1 i,x2 is A2 i,……,xm is Am i THEN yi=Ci
【0026】すなわち、数式12における前件部は数式
1と同一であり、後件部についてはi番目の出力yiが
ファジィ変数Ciとなっている。いま、ある入力つまり
プロセス計測値(x1 0,x2 0,……,xm 0)に対し、第
1実施例ではMAX−PRODUCT重心法を用いてフ
ァジィ推論を行なうと、その推論値は数式13により求
められる。
【0027】
【数13】
【0028】この数式13において、k(k=1,2,
……,kmax)は、離散化した、操作出力値に対する台
集合、iは規則番号、Wiはi番目制御規則の前件部命
題の最小グレード値すなわちi番目制御規則の有効度で
ある。ここで、1組の新しい入出力データ(y0,
x1 0,x2 0,……,xm 0)を得たときに推論値(yのハ
ット)とy0との残差(Re)は、hiをi番目の制御規
則の後件部ファジィ変数の内容を表すメンバーシップ関
数とし、その台集合を離散化すると、数式14のように
なる(図2参照)。
【0029】上記数式14は各制御規則ごとにすべて演
算する式であるが、後件部ファジィ変数に着目し、その
後件部ファジィ変数ごとに計算する式に書き替えること
とする。すなわち、同一の後件部ファジィ変数が1個以
上の制御規則で使用されているとし、その後件部ファジ
ィ変数に1,2,……,jmax(jmaxは後件部ファジィ
変数の総数)と小さい方から順に番号を付け、そのメン
バーシップ関数をhj(j=1,2,……,jmax)とす
ると、数式15を得る。
【0030】
【数15】
【0031】この数式15をZkごとに計算し、Wj・h
j(Zk)が最大になるWjについてまとめると次の数式
16のようになる。なお、数式16において、A1,…
…,Ajmax及びB1,……,Bjmaxは定数である。
【0032】
【数16】Re=y0−(A1・W1+A2・W2+……+
Ajmax・Wjmax)/(B1・W1+B2・W2+……+B
jmax・Wjmax)
【0033】数式16においてRe=0とすると、数式
17が得られる。なお、数式17において、aj=y0・
Bj−Aj(:定数)である。
【0034】
【数17】 a1・W1+a2・W2+……+ajmax・Wjmax=0
【0035】いま、ある入力値(x1 0,x2 0,……,x
m 0)に対する有効度Wjを、W1 0,W2 0,……,Wjmax 0
とすると、図3に示すように、jmax空間の点
(W1 0,W2 0,……,Wjmax 0)から、原点を通る数式
17の直線上の最近点(W1 *,W2 *,……,Wjmax *)
を求める。但し、Wjがゼロのものは除く。なお、図3
は、jmax=2の例である。このとき、図3に示すご
とく、数式18を制約条件とし、この制約条件を満たさ
ない場合は調整しないものとする。
【0036】
【数18】 Wmin<W1 *,W2 *,……,Wjmax *<Wmax
【0037】次に、W0とW*から、調整ゲインαを用い
てj番目の後件部ファジィ変数に対応する制御規則の有
効度W’を数式19により求める。
【0038】
【数19】W’=Wj 0+α(Wj *−Wj 0) (j=
1,2,……,jmax)
【0039】この数式19による有効度W’から、前件
部メンバーシップ関数のパラメータを修正して最適値と
するには、従来の技術として説明した菅野らによる方法
を用いる(図5〜図8参照)。
【0040】図1は、上記実施例が適用されるパラメー
タ調整装置のブロック図である。図において20はファ
ジィ推論部であり、この推論部20は、計測値が入力さ
れる制御規則有効度演算装置21、後件部演算装置22
及び重心演算装置23から構成される。また、24は本
発明によるパラメータ調整の対象となる前件部メンバー
シップ関数(前件部MSF)、25は制御規則、26は
後件部メンバーシップ関数を示す。
【0041】ファジィ推論部20からの推論値とオペレ
ータ操作値とは残差演算部11に入力され、前述した数
式14の演算が行なわれる。この残差Reと後件部メン
バーシップ関数26とオペレータ操作値とが係数演算装
置12に入力され、数式16における各定数が演算され
る。そして、次段の最適値演算装置13において数式1
7の演算が実行される。
【0042】新たな有効度算出装置14では、前述した
図3の原理に基づき新たな有効度が算出され、次段の最
適前件部MSF値演算装置15では、数式19により最
適な前件部メンバーシップ関数の値(後件部にメンバー
シップ関数を用いた制御規則の有効度の最適値)が演算
される。そして、この値を用いて次段の前件部MSFパ
ラメータ修正装置16により、前件部メンバーシップ関
数24に対し図5〜図8の方法によりパラメータの修正
が行なわれる。
【0043】次に、本発明の第2実施例として、ファジ
ィ推論法に面積法を用いた場合、数式15を次の数式2
0のように変形する。そして、この数式20における残
差Reをゼロにするように、第1実施例と同様に新たな
有効度を求め、前件部メンバーシップ関数のパラメータ
を調整する。
【0044】
【数20】
【0045】本発明の第3実施例として、ファジィ推論
法にMAX−MIN法を用いた場合、数式15を次の数
式21のように変形する。そして、この数式21におけ
る残差Reをゼロにするように、第1実施例と同様に新
たな有効度を求め、前件部メンバーシップ関数のパラメ
ータを調整する。
【0046】
【数21】
【0047】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、オペレー
タによる操作値と、その時の計測値を入力とするファジ
ィ推論値との残差をゼロにするように、後件部にメンバ
ーシップ関数を用いた制御規則の有効度の最適値を求
め、この最適値を用いて前件部メンバーシップ関数のパ
ラメータを逐次的に調整するようにしたため、後件部に
メンバーシップ関数を用いた制御規則の前件部メンバー
シップ関数のパラメータの調整を、オペレータの試行錯
誤を要することなく自動的に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例が適用されるパラメータ調整装
置のブロック図である。
【図2】後件部の演算方法を示す図である。
【図3】新たな有効度の算出方法を示す図である。
【図4】従来における新たな有効度の算出方法を示す図
である。
【図5】パラメータの修正方法を示す図である。
【図6】パラメータの修正方法を示す図である。
【図7】パラメータの修正方法を示す図である。
【図8】パラメータの修正方法を示す図である。
【符号の説明】
11 残差演算装置 12 係数演算装置 13 最適値演算装置 14 新たな有効度算出装置 15 最適前件部MSF値演算装置 16 前件部MSFパラメータ修正装置 20 ファジィ推論部 21 制御規則有効度演算装置 22 後件部演算装置 23 重心演算装置 24 前件部メンバーシップ関数 25 制御規則 26 後件部メンバーシップ関数
【数14】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ファジィ制御に用いる制御規則の前件部
    メンバーシップ関数のパラメータを、オペレータによる
    操作値と、その時の計測値を入力とするファジィ推論に
    よる推論値との残差に基づいて調整する方法において、
    前記残差をゼロにするような、後件部にメンバーシップ
    関数を用いた制御規則の有効度の最適値を求め、この最
    適値を用いて前件部メンバーシップ関数のパラメータを
    逐次的に調整することを特徴とするファジィ制御パラメ
    ータの調整方法。
JP3348317A 1991-12-04 1991-12-04 ファジィ制御パラメータの調整方法 Pending JPH05158506A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3348317A JPH05158506A (ja) 1991-12-04 1991-12-04 ファジィ制御パラメータの調整方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3348317A JPH05158506A (ja) 1991-12-04 1991-12-04 ファジィ制御パラメータの調整方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05158506A true JPH05158506A (ja) 1993-06-25

Family

ID=18396221

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3348317A Pending JPH05158506A (ja) 1991-12-04 1991-12-04 ファジィ制御パラメータの調整方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH05158506A (ja)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4918207B2 (ja) 経験的プロセスの非線形近似器を制約するコンピュータ装置とその方法
JPH0774961B2 (ja) オートチユーニングpid調節計
JPH04259004A (ja) フィードバック制御方法
JP3144612B2 (ja) ファジイ推論によるpid制御方法
CN115437425A (zh) 温度控制方法、装置、设备以及存储介质
CN111711400A (zh) 一种基于bp模糊神经网络的pid调速方法及其系统
JPH05313705A (ja) プロセス制御方法および装置
CN117471903A (zh) 一种变论域自适应模糊的3d打印机温度控制方法及系统
Satzger et al. Robust linear parameter varying model predictive control and its application to wheel slip control
CN120454204B (zh) 虚拟电厂功率控制方法、装置、设备及存储介质
CN114046456B (zh) 融合模糊推理和神经网络的腐蚀评估方法及系统
JPH09136698A (ja) 航空機舵面のサーボ制御システム
CN107451660A (zh) 模糊神经网络bp训练过程中的步长优化方法
US5446827A (en) Bias impression for defuzzifying apparatus
US6260030B1 (en) Multi grade fuzzy logic controller
JP3412700B2 (ja) 神経回路網型パターン学習方法およびパターン処理装置
JP2828768B2 (ja) ファジィ知識構築装置
JP3276035B2 (ja) 神経回路網モデルの逐次型加速化学習方法
JP3120559B2 (ja) ゲイン調整装置
JP3246990B2 (ja) エンジン回転速度制御装置のゲイン設定方法
JPH07191709A (ja) モデル予測制御のパラメータ設定方法
JPH0637759B2 (ja) 厚さや絶乾坪量のプロフィール制御方法
JPH05119803A (ja) フイードバツクコントローラ
JP3494772B2 (ja) ファジィ制御装置
JP2532976B2 (ja) ファジィ知識ベ―ス構築装置

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19990817