JPH0628191A - ファジィ演算装置 - Google Patents
ファジィ演算装置Info
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- JPH0628191A JPH0628191A JP4183657A JP18365792A JPH0628191A JP H0628191 A JPH0628191 A JP H0628191A JP 4183657 A JP4183657 A JP 4183657A JP 18365792 A JP18365792 A JP 18365792A JP H0628191 A JPH0628191 A JP H0628191A
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- calculation
- fuzzy
- rule
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N7/00—Computing arrangements based on specific mathematical models
- G06N7/02—Computing arrangements based on specific mathematical models using fuzzy logic
- G06N7/04—Physical realisation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10S706/90—Fuzzy logic
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、機能の柔軟性に富み、かつ推論演算
を高速度で実行できることを最も主要な目的としてい
る。 【構成】各ルール毎の前件部演算結果を入力とし、ＭＡ
Ｘ−ＭＩＮ演算を実行して各ルールの適合度を算出する
第１の演算手段と、第１の演算手段により算出された各
ルールの適合度を入力とし、後件部演算を実行して各ル
ールの後件部のメンバーシップ関数の適合度を算出する
後件部演算手段と、後件部演算手段により算出された後
件部のメンバーシップ関数の適合度を入力とし、当該後
件部の各メンバーシップ関数の適合度の論理和演算を実
行して各出力変数毎の推論演算結果であるファジィ変数
値を算出する第２の演算手段と、第２の演算手段により
算出されたファジィ変数値を実際の物理量である確定値
に変換する非ファジィ化手段とを備えたことを特徴とし
ている。
を高速度で実行できることを最も主要な目的としてい
る。 【構成】各ルール毎の前件部演算結果を入力とし、ＭＡ
Ｘ−ＭＩＮ演算を実行して各ルールの適合度を算出する
第１の演算手段と、第１の演算手段により算出された各
ルールの適合度を入力とし、後件部演算を実行して各ル
ールの後件部のメンバーシップ関数の適合度を算出する
後件部演算手段と、後件部演算手段により算出された後
件部のメンバーシップ関数の適合度を入力とし、当該後
件部の各メンバーシップ関数の適合度の論理和演算を実
行して各出力変数毎の推論演算結果であるファジィ変数
値を算出する第２の演算手段と、第２の演算手段により
算出されたファジィ変数値を実際の物理量である確定値
に変換する非ファジィ化手段とを備えたことを特徴とし
ている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、所定のファジィ推論ア
ルゴリズムに従って推論を実行するファジィ演算装置に
係り、特に機能の柔軟性に富み、かつ推論演算を高速度
で実行し得るようにしたファジィ推論を実行するファジ
ィ演算装置に関するものである。
ルゴリズムに従って推論を実行するファジィ演算装置に
係り、特に機能の柔軟性に富み、かつ推論演算を高速度
で実行し得るようにしたファジィ推論を実行するファジ
ィ演算装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近、ファジィコンピュータ、ファジィ
コントローラといわれる、ファジィ推論に基づいて情報
処理を行なう装置の実現に関して、数多くの提案がされ
てきている。例えば、“特開平２−９３９０５号公
報”、“特開平２−９３９０４号公報”等がある。ま
た、“特開平２−９３９０２号公報”では、アナログ方
式のファジィコントローラが提案されている。
コントローラといわれる、ファジィ推論に基づいて情報
処理を行なう装置の実現に関して、数多くの提案がされ
てきている。例えば、“特開平２−９３９０５号公
報”、“特開平２−９３９０４号公報”等がある。ま
た、“特開平２−９３９０２号公報”では、アナログ方
式のファジィコントローラが提案されている。
【０００３】ところで、この種のファジィコントローラ
の実現にあたっては、ソフトウェアによる方法と、専用
のハードウェアによる方法との２つの方法が可能であ
る。この場合、ソフトウェア、ハードウェアによる実現
には、それぞれメリット、デメリットがある。
の実現にあたっては、ソフトウェアによる方法と、専用
のハードウェアによる方法との２つの方法が可能であ
る。この場合、ソフトウェア、ハードウェアによる実現
には、それぞれメリット、デメリットがある。
【０００４】すなわち、ソフトウェアによる方法では、
極めて柔軟性に富んだシステムの構築が可能であるが、
推論演算の実行速度が遅い。また、逆に、ハードウェア
による方法では、極めて高速に推論演算を実行すること
ができるが、入出力変数の制約がある柔軟性の乏しいシ
ステムとなる嫌いがある。
極めて柔軟性に富んだシステムの構築が可能であるが、
推論演算の実行速度が遅い。また、逆に、ハードウェア
による方法では、極めて高速に推論演算を実行すること
ができるが、入出力変数の制約がある柔軟性の乏しいシ
ステムとなる嫌いがある。
【０００５】このように、ファジィコントローラの実現
にあたっては、ソフトウェア、ハードウェアのシステム
のアーキテクチャを適切に決定することがポイントであ
る。しかしながら、この点を明らかにしているもの、す
なわち機能の柔軟性、推論速度の高速性共に満足する結
果が得られるものは、現状では見当たらない。
にあたっては、ソフトウェア、ハードウェアのシステム
のアーキテクチャを適切に決定することがポイントであ
る。しかしながら、この点を明らかにしているもの、す
なわち機能の柔軟性、推論速度の高速性共に満足する結
果が得られるものは、現状では見当たらない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来に
おいては、機能の柔軟性、推論速度の高速性共に満足す
るファジィ演算装置が実現されていない。本発明の目的
は、機能の柔軟性に富み、かつ推論演算を高速度で実行
することが可能な極めて信頼性の高いファジィ演算装置
を提供することにある。
おいては、機能の柔軟性、推論速度の高速性共に満足す
るファジィ演算装置が実現されていない。本発明の目的
は、機能の柔軟性に富み、かつ推論演算を高速度で実行
することが可能な極めて信頼性の高いファジィ演算装置
を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明では、所定のファジィ推論アルゴリズムに従
って推論を実行するファジィ演算装置において、図１に
示すように、各ルール毎の前件部演算結果Ａを入力と
し、ＭＡＸ−ＭＩＮ演算を実行して各ルールの適合度Ｂ
を算出する第１の演算手段１と、第１の演算手段１によ
り算出された各ルールの適合度Ｂを入力とし、後件部演
算を実行して各ルールの後件部のメンバーシップ関数の
適合度Ｃを算出する後件部演算手段２と、後件部演算手
段２により算出された後件部のメンバーシップ関数の適
合度Ｃを入力とし、当該後件部の各メンバーシップ関数
の適合度Ｃの論理和演算を実行して各出力変数毎の推論
演算結果であるファジィ変数値Ｄを算出する第２の演算
手段３と、第２の演算手段３により算出されたファジィ
変数値Ｄを実際の物理量である確定値Ｅに変換する非フ
ァジィ化手段４とを備えて構成している。
めに本発明では、所定のファジィ推論アルゴリズムに従
って推論を実行するファジィ演算装置において、図１に
示すように、各ルール毎の前件部演算結果Ａを入力と
し、ＭＡＸ−ＭＩＮ演算を実行して各ルールの適合度Ｂ
を算出する第１の演算手段１と、第１の演算手段１によ
り算出された各ルールの適合度Ｂを入力とし、後件部演
算を実行して各ルールの後件部のメンバーシップ関数の
適合度Ｃを算出する後件部演算手段２と、後件部演算手
段２により算出された後件部のメンバーシップ関数の適
合度Ｃを入力とし、当該後件部の各メンバーシップ関数
の適合度Ｃの論理和演算を実行して各出力変数毎の推論
演算結果であるファジィ変数値Ｄを算出する第２の演算
手段３と、第２の演算手段３により算出されたファジィ
変数値Ｄを実際の物理量である確定値Ｅに変換する非フ
ァジィ化手段４とを備えて構成している。
【０００８】ここで、特に上記非ファジィ化手段４とし
ては、第２の演算手段３からの後件部メンバーシップ関
数毎にまとめられたファジィ変数値Ｄと台集合とを乗じ
る乗算手段と、乗算手段からの演算結果を加え合わせる
第１の加算手段と、第２の演算手段３からの後件部メン
バーシップ関数毎にまとめられたファジィ変数値Ｄを加
え合わせる第２の加算手段と、第１の加算手段からの演
算結果を第２の加算手段からの演算結果で除して確定値
Ｅを算出する除算手段とから成る。
ては、第２の演算手段３からの後件部メンバーシップ関
数毎にまとめられたファジィ変数値Ｄと台集合とを乗じ
る乗算手段と、乗算手段からの演算結果を加え合わせる
第１の加算手段と、第２の演算手段３からの後件部メン
バーシップ関数毎にまとめられたファジィ変数値Ｄを加
え合わせる第２の加算手段と、第１の加算手段からの演
算結果を第２の加算手段からの演算結果で除して確定値
Ｅを算出する除算手段とから成る。
【０００９】
【作用】従って、本発明のファジィ演算装置において
は、第１の演算手段１により、各ルール毎の前件部演算
結果Ａを基に、ＭＡＸ−ＭＩＮ演算を実行して各ルール
の適合度Ｂが算出され、後件部演算手段２により、この
各ルールの適合度Ｂを基に、後件部演算を実行して各ル
ールの後件部のメンバーシップ関数の適合度Ｃが算出さ
れる。
は、第１の演算手段１により、各ルール毎の前件部演算
結果Ａを基に、ＭＡＸ−ＭＩＮ演算を実行して各ルール
の適合度Ｂが算出され、後件部演算手段２により、この
各ルールの適合度Ｂを基に、後件部演算を実行して各ル
ールの後件部のメンバーシップ関数の適合度Ｃが算出さ
れる。
【００１０】次に、第２の演算手段３により、この後件
部のメンバーシップ関数の適合度Ｃを基に、その各メン
バーシップ関数の適合度Ｃの論理和演算を実行して、各
出力変数毎の推論演算結果であるファジィ変数値Ｄが算
出され、さらに非ファジィ化手段４により、このファジ
ィ変数値Ｄが実際の物理量である確定値Ｅに変換され
る。
部のメンバーシップ関数の適合度Ｃを基に、その各メン
バーシップ関数の適合度Ｃの論理和演算を実行して、各
出力変数毎の推論演算結果であるファジィ変数値Ｄが算
出され、さらに非ファジィ化手段４により、このファジ
ィ変数値Ｄが実際の物理量である確定値Ｅに変換され
る。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して詳細に説明する。
して詳細に説明する。
【００１２】図２は、本発明によるファジィ演算装置の
構成例を示すブロック図であり、図１と同一部分には同
一符号を付して示している。なお、ここでは、入力変数
ｍ個、ルール数ｌ個、出力変数１個の場合について述べ
る。また、出力変数を１個とするのは、簡単のためであ
って、本発明は出力変数１個に限られるものではない。
さらに、後件部演算の際に用いるメンバーシップ関数の
分割数をｎ個とする。
構成例を示すブロック図であり、図１と同一部分には同
一符号を付して示している。なお、ここでは、入力変数
ｍ個、ルール数ｌ個、出力変数１個の場合について述べ
る。また、出力変数を１個とするのは、簡単のためであ
って、本発明は出力変数１個に限られるものではない。
さらに、後件部演算の際に用いるメンバーシップ関数の
分割数をｎ個とする。
【００１３】すなわち、本実施例のファジィ演算装置
は、図２に示すように、第１の演算手段である最小化部
１０と、後件部演算部２０と、第２の演算手段である最
大化部３０と、非ファジィ化部４０とから構成してい
る。
は、図２に示すように、第１の演算手段である最小化部
１０と、後件部演算部２０と、第２の演算手段である最
大化部３０と、非ファジィ化部４０とから構成してい
る。
【００１４】ここで、最小化部１０は、後件部のメンバ
ーシップ関数の分割数ｎ分だけのＭＩＮ部１０１〜１０
ｎからなり、１ルールの後件部演算につき、各ラベル
（ファジィ変数）毎に並列演算を行なう。この最小化部
１０は、後件部のメンバーシップ関数の分割数だけ各ル
ール毎の前件部演算結果Ａを入力とし、ＭＩＮ−ＭＡＸ
演算を実行して各ルールの適合度Ｂを算出するものであ
る。
ーシップ関数の分割数ｎ分だけのＭＩＮ部１０１〜１０
ｎからなり、１ルールの後件部演算につき、各ラベル
（ファジィ変数）毎に並列演算を行なう。この最小化部
１０は、後件部のメンバーシップ関数の分割数だけ各ル
ール毎の前件部演算結果Ａを入力とし、ＭＩＮ−ＭＡＸ
演算を実行して各ルールの適合度Ｂを算出するものであ
る。
【００１５】また、後件部演算部２０は、各ラベルに対
応する個数（ｎ個）分だけのメンバーシップ関数発生回
路（ＭＳＦ）２０１〜２０ｎからなる。この後件部演算
部２０は、最小化部１０により算出された各ルールの適
合度Ｂを入力とし、後件部演算を実行して各ルールの後
件部のメンバーシップ関数の適合度Ｃを算出するもので
ある。
応する個数（ｎ個）分だけのメンバーシップ関数発生回
路（ＭＳＦ）２０１〜２０ｎからなる。この後件部演算
部２０は、最小化部１０により算出された各ルールの適
合度Ｂを入力とし、後件部演算を実行して各ルールの後
件部のメンバーシップ関数の適合度Ｃを算出するもので
ある。
【００１６】さらに、最大化部３０は、後件部演算部２
０により算出された後件部のメンバーシップ関数の適合
度Ｃを入力とし、当該後件部の各メンバーシップ関数の
適合度Ｃの論理和演算（ＭＡＸＩＭＵＭ演算）を実行し
て各出力変数毎の推論演算結果であるファジィ変数値Ｄ
を算出するものである。
０により算出された後件部のメンバーシップ関数の適合
度Ｃを入力とし、当該後件部の各メンバーシップ関数の
適合度Ｃの論理和演算（ＭＡＸＩＭＵＭ演算）を実行し
て各出力変数毎の推論演算結果であるファジィ変数値Ｄ
を算出するものである。
【００１７】さらにまた、非ファジィ化部４０は、所定
の非ファジィ化アルゴリズム（例えば、ＭＩＮ−ＭＡＸ
−重心法）を用いて、最大化部３０により算出されたフ
ァジィ変数値Ｄを実際の物理量である確定値Ｅに変換す
るものである。この非ファジィ化部４０は、図３に示す
ように、最大化部３０からの後件部メンバーシップ関数
毎にまとめられたファジィ変数値Ｄと台集合ｘとを乗じ
る乗算器４１と、乗算器４１からの演算結果を加え合わ
せる第１の加算器４２と、最大化手段３０からの後件部
メンバーシップ関数毎にまとめられたファジィ変数値Ｄ
を加え合わせる第２の加算器４３と、第１の加算器４２
からの演算結果Ｆを第２の加算器４３からの演算結果Ｇ
で除して確定値Ｅを算出する除算器４４とから成る。次
に、以上のように構成した本実施例のファジィ演算装置
の作用について、図４ないし図６を用いて説明する。
の非ファジィ化アルゴリズム（例えば、ＭＩＮ−ＭＡＸ
−重心法）を用いて、最大化部３０により算出されたフ
ァジィ変数値Ｄを実際の物理量である確定値Ｅに変換す
るものである。この非ファジィ化部４０は、図３に示す
ように、最大化部３０からの後件部メンバーシップ関数
毎にまとめられたファジィ変数値Ｄと台集合ｘとを乗じ
る乗算器４１と、乗算器４１からの演算結果を加え合わ
せる第１の加算器４２と、最大化手段３０からの後件部
メンバーシップ関数毎にまとめられたファジィ変数値Ｄ
を加え合わせる第２の加算器４３と、第１の加算器４２
からの演算結果Ｆを第２の加算器４３からの演算結果Ｇ
で除して確定値Ｅを算出する除算器４４とから成る。次
に、以上のように構成した本実施例のファジィ演算装置
の作用について、図４ないし図６を用いて説明する。
【００１８】図２において、主としてソフトウェア処理
によって得られる各ルール毎の前件部演算結果Ａが、外
部から最小化部１に与えられる。すると、最小化部１０
では、ＭＩＮ−ＭＡＸ演算を実行して各ルールの適合度
Ｂが算出され、これが後件部演算部２に与えられる。
によって得られる各ルール毎の前件部演算結果Ａが、外
部から最小化部１に与えられる。すると、最小化部１０
では、ＭＩＮ−ＭＡＸ演算を実行して各ルールの適合度
Ｂが算出され、これが後件部演算部２に与えられる。
【００１９】次に、後件部演算部２０では、後件部演算
を実行して後件部の各ラベル毎の適合度Ｃ（μi ：ｉ＝
１，２，…，ｎ−１，ｎ）が算出され、これが最大化部
３０に与えられる。
を実行して後件部の各ラベル毎の適合度Ｃ（μi ：ｉ＝
１，２，…，ｎ−１，ｎ）が算出され、これが最大化部
３０に与えられる。
【００２０】次に、最大化部３０では、後件部演算部２
０からの適合度μi について、ＭＡＸＩＭＵＭ演算を実
行して各ラベルの論理和（ＯＲ）がとられる。そして、
このＭＡＸ部３０の出力Ｄの出力が、推論結果すなわち
ファジィ変数値として、非ファジィ化部４０に与えられ
る。
０からの適合度μi について、ＭＡＸＩＭＵＭ演算を実
行して各ラベルの論理和（ＯＲ）がとられる。そして、
このＭＡＸ部３０の出力Ｄの出力が、推論結果すなわち
ファジィ変数値として、非ファジィ化部４０に与えられ
る。
【００２１】さらに、非ファジィ化部４０では、重心法
等の非ファジィ化アルゴリズムにより、ファジィ変数値
で表現されている推論結果Ｄが、実際の温度・圧力等の
物理量である確定値Ｅに変換して出力される。この確定
値Ｅが、実際の設定値あるいは操作量等に相当する。次
に、一例として以下のようなルールを例にとって、より
具体的に作用を説明する。
等の非ファジィ化アルゴリズムにより、ファジィ変数値
で表現されている推論結果Ｄが、実際の温度・圧力等の
物理量である確定値Ｅに変換して出力される。この確定
値Ｅが、実際の設定値あるいは操作量等に相当する。次
に、一例として以下のようなルールを例にとって、より
具体的に作用を説明する。
【００２２】 ルール番号 前件部 後件部 １ ｉｆ ＩＮ1=ＰＢ and ＩＮ2=ＮＢ then ＯＵＴ＝μ1 ２ ｉｆ ＩＮ2=ＰＢ and ＩＮn=Ｍ then ＯＵＴ＝μn ： ： ： （１） ： ： ： ｌ ｉｆ ＩＮm-1 = Ｍ and ＩＮ3 = ＰＭＢ then ＯＵＴ＝μn-2
【００２３】この（１）式に示されるようなルールを実
行する場合、本ァジィ演算装置の入力Ａを考える。ルー
ル番号ｉ（ｉ＝１，２，…，ｌ-1，ｌ）のルールの前件
部、例えばルール番号１の前件部の演算結果である
（２）式のマトリックス、 ＰＢ − … − ＮＢ − − − − − − − − （２） ： ： ： ： ： ： − − − のｎ×ｍ次のマトリックスが入力される。
行する場合、本ァジィ演算装置の入力Ａを考える。ルー
ル番号ｉ（ｉ＝１，２，…，ｌ-1，ｌ）のルールの前件
部、例えばルール番号１の前件部の演算結果である
（２）式のマトリックス、 ＰＢ − … − ＮＢ − − − − − − − − （２） ： ： ： ： ： ： − − − のｎ×ｍ次のマトリックスが入力される。
【００２４】最小化部１０では、この（２）式で示され
る入力から、ルールの適合土ωp q（ｐは該当するルー
ル番号：ｐ＝１，２，…，ｌ-1，ｌ，ｑは対応するメン
バーシップ関数：ｑ＝１，２，…，ｎ-1，ｎ）が求めら
れる。ルール１の場合、ωPB，ωNBのうち、小さい値が
ルール１の適合度ω1 1 となる。ωPB＞ωNBであれば、
ω1 ＝ωNBである。この時の入力Ａは（ω1 1 ，
ω1 2 ，ω1 3 ，…，ω1 n-1 ，ω1 n ）＝（ω1 1 ，
０，０，…，０，０）である。ωの上サフィックスはル
ール番号、下サフィックスは、後件部のメンバーシップ
関数を示す。
る入力から、ルールの適合土ωp q（ｐは該当するルー
ル番号：ｐ＝１，２，…，ｌ-1，ｌ，ｑは対応するメン
バーシップ関数：ｑ＝１，２，…，ｎ-1，ｎ）が求めら
れる。ルール１の場合、ωPB，ωNBのうち、小さい値が
ルール１の適合度ω1 1 となる。ωPB＞ωNBであれば、
ω1 ＝ωNBである。この時の入力Ａは（ω1 1 ，
ω1 2 ，ω1 3 ，…，ω1 n-1 ，ω1 n ）＝（ω1 1 ，
０，０，…，０，０）である。ωの上サフィックスはル
ール番号、下サフィックスは、後件部のメンバーシップ
関数を示す。
【００２５】次に、後件部演算部２０では、上記最小化
部１からの出力（ω1 1 ，０，０，…，０，０）を入力
として、後件部の各メンバーシップ関数の適合度が算出
される。この例の場合、メンバーシップ関数μ1 が図４
で与えられた場合、図５の斜線で示される範囲が適合度
となる。図では、グレード値を８ビット、台集合を１０
ビットで実現した場合を示している。そして、これら
が、各メンバーシップ関数（μ1 〜μn ）について実行
される。
部１からの出力（ω1 1 ，０，０，…，０，０）を入力
として、後件部の各メンバーシップ関数の適合度が算出
される。この例の場合、メンバーシップ関数μ1 が図４
で与えられた場合、図５の斜線で示される範囲が適合度
となる。図では、グレード値を８ビット、台集合を１０
ビットで実現した場合を示している。そして、これら
が、各メンバーシップ関数（μ1 〜μn ）について実行
される。
【００２６】次に、最大化部３０では、各メンバーシッ
プ関数μ1 〜μn の論理和（ＯＲ）が演算される。以上
のことをルール２についても実行し、最大化部３では、
ルール１の演算結果とルール２の演算結果の論理和（Ｏ
Ｒ）がとられる。以上をルールｌまで繰り返し、ルール
ｌの時の最大化部３からの出力Ｄが推論結果となる。
プ関数μ1 〜μn の論理和（ＯＲ）が演算される。以上
のことをルール２についても実行し、最大化部３では、
ルール１の演算結果とルール２の演算結果の論理和（Ｏ
Ｒ）がとられる。以上をルールｌまで繰り返し、ルール
ｌの時の最大化部３からの出力Ｄが推論結果となる。
【００２７】さらに、非ファジィ化部４０では、最大化
部３からの出力Ｄを入力として、重心演算が行なわれ
る。すなわち、いま出力変数ＯＵＴのメンバーシップ関
数を、図６に示すようなメンバーシップ関数であるとす
る。ただし、適合度、台集合ともに、８ビット、１０ビ
ットの情報で表わされる整数値で示している。ここで
は、後件部のメンバーシップ関数の分割数ｎ＝５として
説明する。
部３からの出力Ｄを入力として、重心演算が行なわれ
る。すなわち、いま出力変数ＯＵＴのメンバーシップ関
数を、図６に示すようなメンバーシップ関数であるとす
る。ただし、適合度、台集合ともに、８ビット、１０ビ
ットの情報で表わされる整数値で示している。ここで
は、後件部のメンバーシップ関数の分割数ｎ＝５として
説明する。
【００２８】最大化部３０からの出力である推論結果Ｄ
が図６の斜線で表わされているとする。いま、横軸・台
集合を変数ｘ、縦軸・適合度を変数ｙで表わすと、推論
結果である確定値Ｅ：ｙ0 は（３）式で表わされる。
が図６の斜線で表わされているとする。いま、横軸・台
集合を変数ｘ、縦軸・適合度を変数ｙで表わすと、推論
結果である確定値Ｅ：ｙ0 は（３）式で表わされる。
【００２９】
【数１】
【００３０】この（３）式の重心演算が、図３に示した
回路によって実行される。すなわち、乗算器４１では、
後件部メンバーシップ関数毎にまとめられた推論結果Ｄ
と台集合ｘとが乗じられ、さらにその結果が第１の加算
器４２で加え合わされ、図６に示す斜線部の面積が求め
られる。この斜線部の面積が、（３）式の分子に示す値
である。
回路によって実行される。すなわち、乗算器４１では、
後件部メンバーシップ関数毎にまとめられた推論結果Ｄ
と台集合ｘとが乗じられ、さらにその結果が第１の加算
器４２で加え合わされ、図６に示す斜線部の面積が求め
られる。この斜線部の面積が、（３）式の分子に示す値
である。
【００３１】また、第２の加算器４３では、後件部メン
バーシップ関数毎にまとめられた推論結果の適合度が加
え合わされ、（３）式の分母に示す値が求められる。こ
れは、図６における太線部分の長さに相当する。さら
に、除算器４４では、第１の加算器４２からの出力Ｆが
第２の加算器４３からの出力Ｇで割られ、推論結果であ
る確定値Ｅであるｙ0 が求められる。
バーシップ関数毎にまとめられた推論結果の適合度が加
え合わされ、（３）式の分母に示す値が求められる。こ
れは、図６における太線部分の長さに相当する。さら
に、除算器４４では、第１の加算器４２からの出力Ｆが
第２の加算器４３からの出力Ｇで割られ、推論結果であ
る確定値Ｅであるｙ0 が求められる。
【００３２】上述したように、本実施例のファジィ演算
装置は、後件部のメンバーシップ関数の分割数だけ各ル
ール毎の前件部演算結果Ａを入力とし、ＭＡＸ−ＭＩＮ
演算を実行して各ルールの適合度Ｂを算出する最小化部
１０と、最小化部１０により算出された各ルールの適合
度Ｂを入力とし、後件部演算を実行して各ルールの後件
部のメンバーシップ関数の適合度Ｃを算出する後件部演
算部２０と、後件部演算部２０により算出された後件部
のメンバーシップ関数の適合度Ｃを入力とし、当該後件
部の各メンバーシップ関数の適合度Ｃの論理和演算（Ｍ
ＡＸＩＭＵＭ演算）を実行して各出力変数毎の推論演算
結果であるファジィ変数値Ｄを算出する最大化部３０
と、非ファジィ化アルゴリズム（ＭＩＮ−ＭＡＸ−重心
法）を用いて、最大化手段３０により算出されたファジ
ィ変数値Ｄを実際の物理量である確定値Ｅに変換する非
ファジィ化部４０とから構成したものである。従って、
前件部演算結果Ａを装置の入力としているので、前件部
が複雑な場合であっても簡単に実現することが可能とな
る。
装置は、後件部のメンバーシップ関数の分割数だけ各ル
ール毎の前件部演算結果Ａを入力とし、ＭＡＸ−ＭＩＮ
演算を実行して各ルールの適合度Ｂを算出する最小化部
１０と、最小化部１０により算出された各ルールの適合
度Ｂを入力とし、後件部演算を実行して各ルールの後件
部のメンバーシップ関数の適合度Ｃを算出する後件部演
算部２０と、後件部演算部２０により算出された後件部
のメンバーシップ関数の適合度Ｃを入力とし、当該後件
部の各メンバーシップ関数の適合度Ｃの論理和演算（Ｍ
ＡＸＩＭＵＭ演算）を実行して各出力変数毎の推論演算
結果であるファジィ変数値Ｄを算出する最大化部３０
と、非ファジィ化アルゴリズム（ＭＩＮ−ＭＡＸ−重心
法）を用いて、最大化手段３０により算出されたファジ
ィ変数値Ｄを実際の物理量である確定値Ｅに変換する非
ファジィ化部４０とから構成したものである。従って、
前件部演算結果Ａを装置の入力としているので、前件部
が複雑な場合であっても簡単に実現することが可能とな
る。
【００３３】また、ＭＩＮ−ＭＡＸ演算は、専用の演算
回路１０で行なうようにしているので、後件部演算が単
純な場合には、極めて高速に演算を実行することが可能
となる。
回路１０で行なうようにしているので、後件部演算が単
純な場合には、極めて高速に演算を実行することが可能
となる。
【００３４】さらに、非ファジィ化は、従来最も演算に
時間がかかる部分であったが、本実施例のファジィ演算
装置では、この部分をハードウェア（図３の重心演算回
路）で実現するアーキテクチャとしているので、より一
層の高速演算を期待することが可能となる。以上によ
り、ソフトウェアでファジィ演算を実現した場合の応用
の柔軟性を損なうことなく、演算速度の著しい高速化を
実現することが可能となる。
時間がかかる部分であったが、本実施例のファジィ演算
装置では、この部分をハードウェア（図３の重心演算回
路）で実現するアーキテクチャとしているので、より一
層の高速演算を期待することが可能となる。以上によ
り、ソフトウェアでファジィ演算を実現した場合の応用
の柔軟性を損なうことなく、演算速度の著しい高速化を
実現することが可能となる。
【００３５】すなわち、従来のファジィコントローラで
は、演算速度を追求すると機能の柔軟性に乏しく、機能
の柔軟性を追求すると演算速度が低下するという問題が
あったのに対して、本実施例では、このような矛盾を解
決して、機能の柔軟性、演算速度共に満足する結果を得
ることができる。換言すれば、効果的なシステムアーキ
テクチャに立脚したファジィコントローラを実現するこ
とが可能となる。尚、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、次のようにしても同様に実施できるもの
である。
は、演算速度を追求すると機能の柔軟性に乏しく、機能
の柔軟性を追求すると演算速度が低下するという問題が
あったのに対して、本実施例では、このような矛盾を解
決して、機能の柔軟性、演算速度共に満足する結果を得
ることができる。換言すれば、効果的なシステムアーキ
テクチャに立脚したファジィコントローラを実現するこ
とが可能となる。尚、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、次のようにしても同様に実施できるもの
である。
【００３６】（ａ）上記実施例では、後件部のメンバー
シップ関数の分割数によって並列化した場合について説
明したが、これに限らず、例えば入力変数、出力変数の
数に応じて並列化することも可能である。
シップ関数の分割数によって並列化した場合について説
明したが、これに限らず、例えば入力変数、出力変数の
数に応じて並列化することも可能である。
【００３７】（ｂ）上記実施例では、ファジィ推論の方
法として、“ＭＩＮ（前件部）−ＭＡＸ（後件部）−重
心法”を用いた場合について説明したが、これは一例で
あり、ファジィ推論あるいは非ファジィ化の方法として
は、何らこれに限られるものではない。
法として、“ＭＩＮ（前件部）−ＭＡＸ（後件部）−重
心法”を用いた場合について説明したが、これは一例で
あり、ファジィ推論あるいは非ファジィ化の方法として
は、何らこれに限られるものではない。
【００３８】例えば、その他のファジィ推論の方法とし
て、“代数積−加算−重心法”を用いることも可能であ
る。以下、この代数積−加算−重心法について、“ＭＩ
Ｎ−ＭＡＸ−重心法”と比較して説明する。
て、“代数積−加算−重心法”を用いることも可能であ
る。以下、この代数積−加算−重心法について、“ＭＩ
Ｎ−ＭＡＸ−重心法”と比較して説明する。
【００３９】図７（ａ）は、ＭＩＮ−ＭＡＸ法で推論し
た場合の後件部メンバーシップ関数μ1 の適合度を示し
ている。図中、斜線部分が適合度μ1 ' を示す。また、
図７（ｂ）は、代数積−加算法で推論した場合のμ1 の
適合度μ1 ' を示す。これは、各ルールのμ1 に対する
適合度のうち最も小さいものの値（図ではω1 2 、仮に
ω1 2 ＝ｈとする）をμ1 に掛けたもの（図の斜線部
分）をμ1 の適合度μ1 ' としている。
た場合の後件部メンバーシップ関数μ1 の適合度を示し
ている。図中、斜線部分が適合度μ1 ' を示す。また、
図７（ｂ）は、代数積−加算法で推論した場合のμ1 の
適合度μ1 ' を示す。これは、各ルールのμ1 に対する
適合度のうち最も小さいものの値（図ではω1 2 、仮に
ω1 2 ＝ｈとする）をμ1 に掛けたもの（図の斜線部
分）をμ1 の適合度μ1 ' としている。
【００４０】図７（ｃ）および（ｄ）は、後件部メンバ
ーシップ関数を合成して推論結果Ｄを求める方法を、Ｍ
ＩＮ−ＭＡＸ演算法の場合と代数積−加算法の場合につ
いて示したものである。図７（ｃ）は図６と同じであ
る。
ーシップ関数を合成して推論結果Ｄを求める方法を、Ｍ
ＩＮ−ＭＡＸ演算法の場合と代数積−加算法の場合につ
いて示したものである。図７（ｃ）は図６と同じであ
る。
【００４１】“ＭＡＸ”の場合は、後件部メンバーシッ
プ関数の各適合度の論理和が推論結果Ｄとなる。また、
“加算”の場合は、各メンバーシップ関数を加えたもの
が推論結果Ｄとなる。
プ関数の各適合度の論理和が推論結果Ｄとなる。また、
“加算”の場合は、各メンバーシップ関数を加えたもの
が推論結果Ｄとなる。
【００４２】台集合１の左側の部分では、メンバーシッ
プ関数の重なりはないので、仮にμ1 の適合度が０．２
であるとすれば、台集合２の箇所まで０．２である。２
の箇所では、０．２の適合度でμ1 とμ2 のメンバーシ
ップ関数が重なり合っているので、 ０．２＋０．２＝０．４ となる。以降、３〜８の箇所まで、同様にして求めた太
線によって囲まれる図形が、求める推論結果Ｄである。
プ関数の重なりはないので、仮にμ1 の適合度が０．２
であるとすれば、台集合２の箇所まで０．２である。２
の箇所では、０．２の適合度でμ1 とμ2 のメンバーシ
ップ関数が重なり合っているので、 ０．２＋０．２＝０．４ となる。以降、３〜８の箇所まで、同様にして求めた太
線によって囲まれる図形が、求める推論結果Ｄである。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、所
定のファジィ推論アルゴリズムに従って推論を実行する
ファジィ演算装置において、各ルール毎の前件部演算結
果を入力とし、ＭＡＸ−ＭＩＮ演算を実行して各ルール
の適合度を算出する第１の演算手段と、第１の演算手段
により算出された各ルールの適合度を入力とし、後件部
演算を実行して各ルールの後件部のメンバーシップ関数
の適合度を算出する後件部演算手段と、後件部演算手段
により算出された後件部のメンバーシップ関数の適合度
を入力とし、当該後件部の各メンバーシップ関数の適合
度の論理和演算を実行して各出力変数毎の推論演算結果
であるファジィ変数値を算出する第２の演算手段と、第
２の演算手段により算出されたファジィ変数値を実際の
物理量である確定値に変換する非ファジィ化手段とを備
えて構成したので、機能の柔軟性に富み、かつ推論演算
を高速度で実行することが可能な極めて信頼性の高いフ
ァジィ演算装置が提供できる。
定のファジィ推論アルゴリズムに従って推論を実行する
ファジィ演算装置において、各ルール毎の前件部演算結
果を入力とし、ＭＡＸ−ＭＩＮ演算を実行して各ルール
の適合度を算出する第１の演算手段と、第１の演算手段
により算出された各ルールの適合度を入力とし、後件部
演算を実行して各ルールの後件部のメンバーシップ関数
の適合度を算出する後件部演算手段と、後件部演算手段
により算出された後件部のメンバーシップ関数の適合度
を入力とし、当該後件部の各メンバーシップ関数の適合
度の論理和演算を実行して各出力変数毎の推論演算結果
であるファジィ変数値を算出する第２の演算手段と、第
２の演算手段により算出されたファジィ変数値を実際の
物理量である確定値に変換する非ファジィ化手段とを備
えて構成したので、機能の柔軟性に富み、かつ推論演算
を高速度で実行することが可能な極めて信頼性の高いフ
ァジィ演算装置が提供できる。
【図１】本発明によるファジィ演算装置の基本構成を示
すブロック図。
すブロック図。
【図２】本発明によるファジィ演算装置の一実施例を示
すブロック図。
すブロック図。
【図３】同実施例における非ファジィ化部の構成例を示
すブロック図。
すブロック図。
【図４】同実施例におけるメンバーシップ関数の一例を
示す図。
示す図。
【図５】同実施例における後件部メンバーシップ関数の
適合度の一例を示す図。
適合度の一例を示す図。
【図６】後件部メンバーシップ関数の一例を示す図。
【図７】本発明の他の実施例による代数積−加算−重心
法を説明するための図。
法を説明するための図。
１…第１の演算手段、２…後件部演算手段、３…第２の
演算手段、４…非ファジィ化手段、１０…最小化部、２
０…後件部演算部、３０…最大化部、４０…非ファジィ
化部、４１…乗算器、４２…第１の加算器、４３…第２
の加算器、４４…除算器、１０１〜１０ｎ…ＭＩＮ部、
２０１〜２０ｎ…メンバーシップ関数発生回路（ＭＳ
Ｆ）。
演算手段、４…非ファジィ化手段、１０…最小化部、２
０…後件部演算部、３０…最大化部、４０…非ファジィ
化部、４１…乗算器、４２…第１の加算器、４３…第２
の加算器、４４…除算器、１０１〜１０ｎ…ＭＩＮ部、
２０１〜２０ｎ…メンバーシップ関数発生回路（ＭＳ
Ｆ）。
Claims (2)
- 【請求項１】 所定のファジィ推論アルゴリズムに従っ
て推論を実行するファジィ演算装置において、 各ルール毎の前件部演算結果を入力とし、ＭＡＸ−ＭＩ
Ｎ演算を実行して各ルールの適合度を算出する第１の演
算手段と、 前記第１の演算手段により算出された各ルールの適合度
を入力とし、後件部演算を実行して各ルールの後件部の
メンバーシップ関数の適合度を算出する後件部演算手段
と、 前記後件部演算手段により算出された後件部のメンバー
シップ関数の適合度を入力とし、当該後件部の各メンバ
ーシップ関数の適合度の論理和演算を実行して各出力変
数毎の推論演算結果であるファジィ変数値を算出する第
２の演算手段と、 前記第２の演算手段により算出されたファジィ変数値を
実際の物理量である確定値に変換する非ファジィ化手段
と、 を備えて成ることを特徴とするファジィ演算装置。 - 【請求項２】 前記非ファジィ化手段としては、前記第
２の演算手段からの後件部メンバーシップ関数毎にまと
められたファジィ変数値と台集合とを乗じる乗算手段
と、前記乗算手段からの演算結果を加え合わせる第１の
加算手段と、前記第２の演算手段からの後件部メンバー
シップ関数毎にまとめられたファジィ変数値を加え合わ
せる第２の加算手段と、前記第１の加算手段からの演算
結果を前記第２の加算手段からの演算結果で除して確定
値を算出する除算手段とから成ることを特徴とする請求
項１に記載のファジィ演算装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4183657A JPH0628191A (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | ファジィ演算装置 |
| US08/053,673 US5524179A (en) | 1992-07-10 | 1993-04-29 | Fuzzy inference processing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4183657A JPH0628191A (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | ファジィ演算装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0628191A true JPH0628191A (ja) | 1994-02-04 |
Family
ID=16139648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4183657A Pending JPH0628191A (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | ファジィ演算装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5524179A (ja) |
| JP (1) | JPH0628191A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5706497A (en) * | 1994-08-15 | 1998-01-06 | Nec Research Institute, Inc. | Document retrieval using fuzzy-logic inference |
| US5764854A (en) * | 1995-06-15 | 1998-06-09 | Motorola, Inc. | Data processor for performing a fuzzy logic weighting function and method therefor |
| US6260030B1 (en) * | 1997-12-01 | 2001-07-10 | Talib Janabi | Multi grade fuzzy logic controller |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5036730A (en) * | 1988-06-17 | 1991-08-06 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Vehicle automatic transmission control system |
| US5167005A (en) * | 1988-08-19 | 1992-11-24 | Research Development Corporation Of Japan | Fuzzy computer |
| US5131071A (en) * | 1988-09-26 | 1992-07-14 | Omron Tateisi Electronics Co. | Fuzzy inference apparatus |
| JPH0293904A (ja) * | 1988-09-30 | 1990-04-04 | Omron Tateisi Electron Co | ファジィ制御装置およびファジィ制御方法 |
| JPH0293902A (ja) * | 1988-09-30 | 1990-04-04 | Omron Tateisi Electron Co | ファジィコントローラ |
| JP2781886B2 (ja) * | 1988-09-30 | 1998-07-30 | オムロン株式会社 | 制御装置及び制御方法 |
| US5343553A (en) * | 1988-11-04 | 1994-08-30 | Olympus Optical Co., Ltd. | Digital fuzzy inference system using logic circuits |
| JPH02270030A (ja) * | 1989-04-12 | 1990-11-05 | Omron Corp | ファジィ処理装置 |
| US5202954A (en) * | 1989-07-14 | 1993-04-13 | Olympus Optical Co., Ltd. | Digital fuzzy apparatus having simplified barycentral operation arrangement |
| JP2616829B2 (ja) * | 1990-03-15 | 1997-06-04 | 三菱電機株式会社 | ファジィ推論装置 |
-
1992
- 1992-07-10 JP JP4183657A patent/JPH0628191A/ja active Pending
-
1993
- 1993-04-29 US US08/053,673 patent/US5524179A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5524179A (en) | 1996-06-04 |
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