JPH07230303A

JPH07230303A - ファジィ制御方法およびその装置

Info

Publication number: JPH07230303A
Application number: JP6022328A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Naruo; 信之成尾
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1994-02-21
Filing date: 1994-02-21
Publication date: 1995-08-29

Abstract

(57)【要約】【目的】ファジィ制御装置の動作を停止せずに、ファジ
ィルールとメンバシップ関数あるいはその一方を所望の
制御が行えるように、修正可能とする。【構成】制御対象部１０からの観測信号を入力変換部６
により変換して入力データ２６としてファジィ推論部５
とエキスパートシステム部９とで受け取る。受け取った
入力データについてファジィ推論部５がファジィ演算を
実行し出力変換部７を介して制御対象部１０を制御す
る。入力データはエキスパートシステム部９も受信し、
入力データの値がメンバシップ関数あるいはファジィル
ールを修正すべき状態か否かをエキスパートシステム部
９が内部に予め記憶している修正知識を参照して判断
し、修正すべき状態であれば、予め内部に記憶している
修正知識に従って、記憶部３に記憶されているメンバシ
ップ関数あるいはファジィルールを修正する。

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方法および
その装置に関し、特に可動構造物の動作の制御や装置の
温度の制御等に使用されるファジィ制御方法およびその
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のファジィ制御方法およびその装置
においては、たとえば、山川烈，ＦＵＺＺＹコンピュー
タの発想，講談社（１９８８年）に記載されているよう
に、制御対象部に対して適当なファジィルールおよびフ
ァジィメンバシップ関数（以後メンバシップ関数と称す
る）を用いてファジィ演算を行い制御信号を生成し、こ
の制御信号により制御対象部を制御して、制御対象部を
目的とする動作状態にする方法がある。

【０００３】従来のファジィ制御装置１００は、図８に
示すように、制御対象部１０を制御するために必要なフ
ァジィルール２１とメンバシップ関数２２を記憶する記
憶部３と、ファジィルール２１を外部から入力し記憶部
３に記憶させるファジィルール入力部２と、メンバシッ
プ関数２２を外部から入力し記憶部３に記憶させるメン
バシップ関数入力部４と、制御対象部１０から出力され
る制御に必要な制御対象部１０の状態を表わす物理量で
ある観測信号２８をファジィ制御装置１内で使用するの
に適した入力データ２６に変換して出力する入力変換部
６と、入力データ２６と記憶部３に記憶されているファ
ジィルールおよびメンバシップ関数を基にファジィ演算
（推論）を行い推論結果である出力信号２７を生成し出
力するファジィ推論部５と、出力信号２７を入力とし、
制御対象部１０の制御に適合した制御信号２９に変換し
て出力する出力変換部７とを備えている。

【０００４】図９は、図８に示したファジィ制御装置１
００によるファジィ制御方法を説明する流れ図である。

【０００５】なお、図９中では、たとえば、ステップ１
００をＳ１００と略記してあり、以下の説明でも、たと
えば、ステップ１０１をＳ１０１と略記する。

【０００６】図８に示すファジィ制御装置１００には、
予め、ファジィルールを定義しファジィルール入力部２
に入力して記憶部３に記憶させると共に、ファジィ制御
状態を支配するメンバシップ関数を定義し、メンバシッ
プ関数入力部４に入力し、記憶部３に記憶させておく。

【０００７】ファジィ推論部５は、外部からスタート命
令が加えられるか否かを監視する（Ｓ１００）。

【０００８】ステップ（Ｓ）１００で、ファジィ推論部
５がスタート命令を受け取ったと判断すると、入力変換
部６より入力データ２６を取得する（Ｓ１０１）。

【０００９】ここで、ファジィ推論部５は、入力データ
２６を受け取ると、この入力データについて、記憶部３
に記憶れているファジィルールとメンバシップ関数に基
づいて、ファジィ演算を行い（Ｓ１０３）、出力信号２
７を生成出力し出力変換部７に加え、出力変換部７より
制御信号２９を出力し制御対象部１０に対する制御を行
う（Ｓ１０３）。

【００１０】ついで、ファジィ推論部５は、ストップ命
令が外部から入力されているか否かを判断し（Ｓ１０
４）、入力されていなければ、ステップ（Ｓ）１０１に
処理を移行し、対象部１０が所望の制御状態にあるか否
かを判断する。

【００１１】もし、ストップ命令が外部から入力されて
いるときには、ファジィ推論部５はその処理を終了す
る。

【００１２】ストップ命令が入力されるまでは、上述の
処理を繰り返すことにより、ファジィ制御装置は制御対
象部１０が所望の状態となるように制御を行う。

【００１３】このような従来のファジィ制御法を適用し
たファジィ制御装置としては、たとえば、特開昭６３−
２６５３０９号公報に記載されている、追従制御方式が
ある。

【００１４】図１０は、特開昭６３−２６５３０９号公
報に記載されている追従制御方式の基本構成図である。

【００１５】図において、ファジィ制御部５２は、図８
におけるファジィ制御装置１００に対応しており、知識
ベース部５２ａは図７における記憶部３に対応してお
り、ファジィ推論プロセッサ５２ｂは、図８中のファジ
ィ推論部５に対応している。

【００１６】測定部５１は追従すべき追尾目標物との距
離を測定する手段であり、たとえば、超音波センサが使
用される。

【００１７】走行制御部５３は、図８中の制御対象部１
０の一部に相当し、ファジィ制御部５２で決定された制
御信号に従って制御対象部の原動機であるモータを駆動
制御する。すなわち、モータの回転速度の加速度を変化
させる駆動制御を行う。

【００１８】ここでファジィ制御部５２の知識ベース部
５２ａは、制御知識としてのメンバシップ関数と推論に
使用するファジィルールとを格納している。

【００１９】ファジィ制御においては、人間の行動規則
に基づいた制御規則がファジィルールとして表現され
る。

【００２０】制御対象についての測定結果に関しての制
御の前件部に関する規定を行うメンバシップ関数と、こ
の前件部に対応して制御量を定めるための後件部に関し
ての規定を行うメンバシップ関数と前件部と後件部を関
係づけるファジィルールとを制御知識として用意してお
く。

【００２１】図１０に示す追従制御方式の場合の、前件
部についてのメンバシップ関数は、追尾目標物と制御す
べき制御対象部との間の距離に応じた４つの加減速領域
に関するメンバシップ関数および、制御対象部自身の追
尾目標物に対する５種に分類した現在の速度に関するメ
ンバシップ関数の二つである。

【００２２】また、図１０に示した追従制御方式におけ
る、後件部についてのメンバシップ関数としては、制御
すべき制御対象部に制御量として与えるべき５つの加速
度について規定したメンバシップ関数を用意しておく。

【００２３】図４（Ａ）は、上述の前件部の一つである
追尾目標物と追従する制御すべき制御対象部との間の現
在の距離についてのメンバシップ関数の説明図であり、
図４（Ｂ）は、もう一つの前件部である、制御すべき制
御対象部の追尾目標物に対する現在の速度に関するメン
バシップ関数の一例についての説明図であり、図４
（Ｃ）は後件部である制御すべき制御対象部に加えるべ
き制御量である加速度に関するメンバシップ関数の一例
を示す説明図である。

【００２４】図４（Ａ）、図４（Ｂ）および図４（Ｃ）
の縦軸は、いずれも、それぞれのメンバシップ関数のメ
ンバシップ値である度合であり何れも０から１までの範
囲の値を持つている。

【００２５】また、図４（Ａ）、図４（Ｂ）および図４
（Ｃ）の横軸は、それぞれのメンバシップ関数について
の元である。

【００２６】すなわち、図４（Ａ）の横軸は、追尾目標
物から制御すべき制御対象部までの現在の距離Ｌであ
り、図４（Ｂ）の横軸は、制御すべき制御対象部の追尾
目標物に対する現在の速度Ｖであり、図４（Ｃ）の横軸
は、制御すべき制御対象部に加えるべき加速度Ａであ
る。

【００２７】図４（Ａ）に示したメンバシップ関数で
は、追尾目標物から制御対象部までの距離に対して、４
種の加減速領域を定義している。

【００２８】すなわち、第１の領域は追尾目標物に制御
すべき制御対象部が接近しすぎており、制御対象部に対
して止るように制御すべき静止領域。

【００２９】第２の領域は追尾目標物と制御すべき制御
対象部との間の距離が適当（２ｍ前後）であり、現在の
相対位置を制御対象部に対し保つように制御すべき維持
領域。

【００３０】第３の領域は、追尾目標物から制御すべき
制御対象部がやや離れており、加速して制御対象部が追
いつくように制御すべき加速領域、第４の領域は、追尾
目標物から制御すべき制御対象部がかなり離れており、
制御対象部に対して急加速して大至急追いつくように制
御すべき急加速領域の４種の領域である。

【００３１】図４（Ａ）において、追尾目標物と制御す
べき制御対象部との間の距離がたとえば、２．５ｍのと
きのメンバシップ値、すなわち、度合は、静止領域につ
いては０であり、維持領域についての度合は０．５であ
り、加速領域についての度合は０であることを示してい
る。

【００３２】次に、上述した４つの加減速領域と制御す
べき制御対象部自身の現在の移動速度に応じて制御出力
としての加減速量を決定するためのファジィルールを用
意する。

【００３３】図５は、このようなファジィルールの一例
を示した説明図である。すなわち、図４（Ａ）に示され
ている４つの加減速領域と制御すべき制御対象部自身の
もつ現在の５種の移動速度（図５中では自身の移動速
度）についてのメンバシップ関数と、かなり速い、やや
速い、普通、やや遅い、および、かなり遅いと言う６種
の領域とを持つメンバシップ関数とから制御すべき制御
対象部に対する加減速量を、ＢＳ（かなり減速）、ＳＳ
（やや減速）、ＫＥ（現状維持）、ＳＦ（やや加速）、
ＢＦ（かなり加速）の５通りの領域を持つメンバシップ
関数のどの領域かを関係づけるファジィルールの一例を
示す説明図である。

【００３４】図５においては、制御すべき制御対象部自
身の移動速度を５通りに区分し、これらの自身の移動速
度のそれぞれに対して、すでに説明した後件部に対応す
るメンバシップ関数である４種の加速度領域をそれぞれ
対応させた２０通りの組合せがファジィルールとして示
されている。

【００３５】たとえば、前件部が上述したメンバシップ
関数の定義する４種の加減速領域の内の、急加速領域の
場合であって、かつ、制御すべき制御対象部自身の移動
速度がやや速いときには、ファジィルールにより、後件
のメンバシップ関数のＳＦ（やや加速）である領域のメ
ンバシップ関数が対応づけられている。

【００３６】ここで、図５に示すファジィルールはファ
ジィ制御装置１の記憶部３の中に、たとえば、以下のよ
うなテキストとして格納されている。ルール１：ＩＦＬ＝ＬＬＡＮＤＶ＝ＶＬＴＨＥＮＡ＝ＫＥルール２：ＩＦＬ＝ＬＬＡＮＤＶ＝ＶＢＴＨＥＮＡ＝ＳＦルール３：ＩＦＬ＝ＬＬＡＮＤＶ＝ＶＥＴＨＥＮＡ＝ＳＦルール４：ＩＦＬ＝ＬＬＡＮＤＶ＝ＶＳＴＨＥＮＡ＝ＢＦルール５：ＩＦＬ＝ＬＬＡＮＤＶ＝ＶＭＴＨＥＮＡ＝ＢＦ・・・以下同様。

【００３７】図４（Ｂ）は、制御されるべき制御対象部
自身の速度Ｖに対してのメンバシップ関数の度合を示し
た例である。すなわち、制御対象部自身の追尾目標物に
対する速度Ｖが６０ｃｍ／ｓｅｃのときには、その制御
対象部の持つ速度Ｖがやや遅いという領域についての度
合は１であり、制御対象部自身についての速度Ｖがかな
り遅いという領域についての度合は０であり、制御対象
部自身についての速度Ｖが普通であるとする領域につい
ての度合も０である。

【００３８】図４（Ｃ）は、図４（Ａ）と図４（Ｂ）で
定義したメンバシップ関数に対応して定義する制御すべ
き制御対象部に対する制御すべき加速度についての各領
域（かなり減速、やや減速、現状維持、やや加速、およ
び、かなり加速）についての加速度の大きさに対する度
合を縦軸に示したメンバシップ関数の一例である。

【００３９】すなわち、制御すべき制御対象部に対して
の加速度の制御量は、加速度０のときの現状維持領域に
ついての度合は１であり、このときのやや減速、やや加
速、かなり減速、および、かなり加速の領域についての
度合は何れも０である。

【００４０】以下に、ファジィ演算による制御動作につ
いて説明する。図６は、図１０に示した追従制御方式に
おけるファジィ制御の一例を示す説明図である。

【００４１】このファジィ制御で適用する演算方法は、
ＭＩＮ−ＭＡＸ演算、あるいは、マムダニ演算法と呼ば
れるもので、ファジィ演算方法として広く用いられてい
るものである。

【００４２】図６（Ａ）は制御すべき制御対象部が追従
すべき追尾目標物とこの制御対象部との間の距離に対す
るメンバシップ関数の度合を示す説明図であり、図６
（Ｂ）は、この追尾目標物に対しての制御すべき制御対
象部のもつ現在の速度についてのメンバシップ関数の値
である度合を縦軸に示した説明図であり、図６（Ｃ）
は、この制御すべき制御対象部に対して制御すべき加速
度についてのメンバシップ関数の各領域と度合とを示す
説明図である。

【００４３】いま、追尾目標物から制御すべき制御対象
部までの距離が、３．３ｍであり、制御対象部自身の速
度が１２０ｃｍ／ｓｅｃであるとする。このとき、図６
（Ａ）から、加減速領域としてのメンバシップ関数の値
（度合）は、加速領域については０．７であり、急加速
領域の度合は、０．２である。

【００４４】また、制御されるべき制御対象部自身の速
度が１２０ｃｍ／ｓｅｃでの速度領域の適合度は、やや
速いについては、０．５であり、その外の領域（普通、
かなり速い、やや遅い）についての度合は何れも０であ
る。

【００４５】図５に示したような、ファジィルールを使
用することにより、次の２つのルールが適用される。

【００４６】すなわち、制御すべき制御対象部と追尾目
標物との距離が急加速領域にあり、かつ、制御対象部自
身の移動速度がやや速いときは、制御対象部をやや加速
（ＳＦ）させる。

【００４７】また、制御すべき制御対象部が追従する追
尾目標物に対して急加速領域にあり、かつ、この制御対
象部自身の移動速度がやや速いときには、制御対象部の
速度を現状維持（ＫＥ）させる。

【００４８】ＭＩＮ−ＭＡＸ演算においては、複数のメ
ンバシップ関数の度合から一つの度合を決定するときに
は、すなわち、二つの事象に対するメンバシップ関数の
積は、二つの事象についてのそれぞれの度合の内の小な
る値を積の度合とする、追尾目標物に対する制御すべき
制御対象部までの距離が３．３ｍの場合の急加速領域で
のメンバシップ関数の度合は０．２であり、図６（Ｂ）
から、制御すべき制御対象部自身の速度が１２０ｃｍ／
ｓｅｃの場合のやや速い領域でのメンバシップ関数の度
合は、０．５であるから制御対象部をやや加速させる度
合としては、これらの度合の内の小なる値である０．２
を使用する。

【００４９】また、図６（Ａ）で、制御すべき制御対象
部と追尾目標物との距離が３．３ｍの場合に、加速領域
についてのメンバシップ関数の度合は０．７であり、そ
のとき、この制御対象部自身の速度がやや速い領域での
メンバシップ関数の度合は図６（Ｂ）から０．５であ
る、これらの組合せの場合には、図５のファジィルール
では制御対象部の速度を現状維持（ＫＥ）とするが、そ
のときに現状維持の度合としては上述した二つの度合の
値である０．７と０．５の内の小なる方の値である０．
５を使用する（ＭＩＮ−ＭＡＸ演算で最小値を採用）。

【００５０】結論的には、これらのルールから導かれる
結論であるやや加速させるについての度合０．２と現状
維持についての度合０．５のそれぞれの領域、すなわ
ち、図６（Ｃ）の点Ｒ，Ｓ，Ｔ，およびＵで囲まれる、
やや加速領域の面積と、点Ａ，Ｂ，ＣおよびＤで囲まれ
る現状維持に関する領域の面積の和の重心位置（図中の
点Ｇ）を求め、Ｇに対応する加速度の値１０ｃｍ／ｓｅ
ｃ²を制御対象部に加えるべき制御量としている。

【００５１】以上の演算を制御対象である制御対象部の
追尾目標物に対する速度とこれら両者間の距離とを物理
量として測定しつつ、制御対象部の運動の変化に対して
十分短い周期で繰り返し実行することにより人間の制御
則に準じた制御を行っている。

【００５２】図７（Ａ）、図７（Ｂ）および図７（Ｃ）
はそれぞれ図６（Ａ）、図６（Ｂ）および図６（Ｃ）の
メンバシップ関数に対応したメンバシップ関数の内容を
それぞれ変更したものの一例を示す説明図である。

【００５３】図６に示すメンバシップ関数に基づいて制
御すべき制御対象部の制御を行ったとき、所望の制御が
行われないときには、たとえば、図７に示すメンバシッ
プ関数に変更して制御を行う。

【００５４】たとえば、図６（Ａ）に示すメンバシップ
関数に対して図７（Ａ）に示したメンバシップ関数で
は、制御すべき制御対象部と追尾目標物との間の距離を
より長くした状態で維持したいときのメンバシップ関数
を示している。

【００５５】また、図７（Ｂ）に示したメンバシップ関
数により制御を行えば、図６（Ｂ）に示したメンバシッ
プ関数に基づいて制御を行うより、制御すべき制御対象
部の追尾目標物に対する速度は、より速い状態で制御さ
れることになり、図７（Ｃ）のメンバシップ関数を用い
ることにより、図６（Ｃ）のメンバシップ関数を使用し
たときよりも、小なる加速度を制御対象部に対して加え
られることになる。

【００５６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のファジ
ィ制御方法およびその装置では、制御に使用するメンバ
シップ関数とファジィルールとを予め最初に規定してお
き、このようなメンバシップ関数とファジィルールとに
基づいて、実際に制御を行い、その結果により、所望の
制御が最初から達成されることは稀であり、通常は、こ
のようなファジィルールとメンバシップ関数とを用いた
制御を実行し、その結果を考慮して、所望の制御が実行
されるように、メンバシップ関数とファジィルールにつ
いての修正を繰り返し行う必要がある。

【００５７】たとえば、メンバシップ関数を修正する場
合には、ファジィ制御装置の動作を一時停止させてお
き、それぞれの元に対するメンバシップ関数の領域、関
数の元に対する勾配およびその形状などを試行錯誤的に
修正する必要がある。

【００５８】このようなメンバシップ関数とファジィル
ールの修正には多大の時間を要すると言う欠点と修正の
際には、ファジィ制御装置の動作を一時停止させる必要
があるという欠点とを有している。

【００５９】

【課題を解決するための手段】本発明のファジィ制御方
法は、制御対象部から制御に必要な物理量を観測信号と
して受け取り内部処理可能な入力データに変換し、予め
記憶部内に記憶してあるファジィルールとメンバシップ
関数を基に前記入力データについてファジィ演算を行
い、制御信号を生成し前記制御対象部に加えて前記制御
対象部を所望の状態に制御するファジィ制御方法におい
て、予め記憶させている修正知識を参照し前記入力デー
タが予め定められた修正をすべき状態であるか否かを判
断する処理と、前記入力データが修正をすべき状態であ
ると判断したときは、前記修正知識に基づいて前記記憶
部内に記憶しているメンバシップ関数とファジィルール
あるいは何れか一方を修正する処理とを備えて構成され
ている。

【００６０】また、第２の発明のファジィ制御装置は、
制御対象部から制御に必要な物理量を観測信号として受
け取り内部処理可能な入力データに変換し、予め記憶部
内に記憶してあるファジィルールとメンバシップ関数を
基に前記入力データについてファジィ演算を行い、制御
信号を生成し前記制御対象部に加えて前記制御対象部を
所望の状態に制御するファジィ制御装置において、前記
入力データが修正すべき状態であるか否かを判定し前記
修正すべき状態であるときには前記記憶部内に記憶して
いるメンバシップ関数とファジィルールあるいは何れか
一方の特定の修正部分とその修正する値とを指定する修
正知識を予め内部に記憶し、前記入力データの状態をを
前記修正知識に基づいて修正すべき状態か否かを判定し
修正すべき場合には、前記修正知識に基づいて前記記憶
部内の該当するメンバシップ関数とファジィルールある
いは何れか一方を修正し記憶させるエキスパートシステ
ム部とを備えることにより構成されている。

【００６１】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００６２】図１は本発明のファジィ制御方法を適用し
たファジィ制御装置の一実施例を示すブロック図であ
り、図２は図１で示したファジィ制御装置の制御方法を
示す流れ図である。

【００６３】図１に示すファジィ制御装置は、制御対象
部１０を制御するために必要なファジィルールの入力を
行うファジィ・ルール入力部２と、メンバシップ関数を
入力するためのメンバシップ関数入力部４と、ファジィ
・ルール入力部２から出力されるファジィ・ルール２１
と、メンバシップ関数入力部４から出力されるファジィ
関数２２とを記憶する記憶部３と、制御対象部１０から
出力される制御のために必要な物理量を示す観測信号２
８を受け取り予め定められた規定に従った形式に変換し
た信号を入力データ２６として出力する入力変換部６
と、この入力データ２６を入力とし、入力された内容に
応じて記憶部３のファジィ・ルールとメンバシップ関数
とを基に演算（推論）を行い制御対象部１０に対する制
御のための出力信号２７を出力するファジィ推論部５と
を備えている。

【００６４】そのほかに、このファジィ制御装置１は、
ファジィ推論部５の出力信号２７を入力とし、この出力
信号に応じた制御信号２９を生成し、制御対象部１０に
出力する出力変換部７と、予め記憶している修正知識を
記憶し入力データ２６の値を監視しメンバシップ関数の
修正が必要か否かを判断し修正が必要と判断した場合に
は記憶部３内のメンバシップ関数を修正するエキスパー
トシステム部９と、エキスパートシステム部９に修正知
識を入力するための修正知識入力部８とを備えている。

【００６５】図２は、図１に示したファジィ制御装置１
の動作を説明する流れ図であり、図３は、図１に示した
ファジィ制御装置１の制御対象部１０が制御対象部であ
る場合の制御対象部１０をより詳細に示したブロック図
である。

【００６６】記憶部３には、予めファジィルール入力部
２を介してファジィルール、たとえば、図５に示したフ
ァジィルールを「ｉｆ〜ｔｈｅｎ〜」形式で入力し記憶
させると共に、メンバシップ関数入力部４を介して、た
とえば、図４（Ａ），図４（Ｂ）および図４（Ｃ）に示
したメンバシップ関数を入力し記憶しておく。たとえ
ば、図４（Ｃ）に示されている後件部のメンバシップ関
数を「かなり減速」領域については、Ｒ_BS，「やや減
速」領域については、Ｒ_SS，「現状維持」領域について
はＲ_KE，「やや加速」領域については、Ｒ_SF，「かなり
加速」領域については、Ｒ_BFとし、図４（Ｃ）に示すよ
うに、これらのメンバシップ関数がその勾配を変化する
点（不連続点）から横軸に下した垂線と横軸との交点
を、図４（Ｃ）中で左から右へ順にＡ₁，Ａ₄，Ａ₇，
Ａ₁₀，Ａ₁₃とし、また、それぞれのメンバシップ関数を
表わす直線が横軸と交差する点を、左より右に順に、そ
れぞれ、Ａ₃，Ａ₂，Ａ₆，Ａ₅，Ａ₉，Ａ₈, Ａ₁₂，
Ａ₁₁とする。

【００６７】ここで、図４（Ｃ）に示す４つのメンバシ
ップ関数を以下のように定義する。

【００６８】Ｒ_BS＝１、ただしＡ〈Ａ₁およびＡ＝Ａ₁
でＡ₁＝−９０。

【００６９】Ｒ_BS＝−（Ａ−Ａ₂）／（Ａ₂−Ａ₁）、
ただしＡ₁〈Ａ〈Ａ₂またはＡ＝Ａ₂ でＡ₂＝−６０。

【００７０】Ｒ_SS＝（Ａ−Ａ₃）／（Ａ₄−Ａ₃）、た
だしＡ₃〈Ａ〈Ａ₄またはＡ＝Ａ₃もしくはＡ＝Ａ₄で
Ａ₃＝−８０およびＡ₄＝−５５。

【００７１】Ｒ_SS＝−（Ａ−Ａ₅）／（Ａ₅−Ａ₄）、
ただしＡ₄〈Ａ〈Ａ₅またはＡ＝Ａ₅でＡ₅＝−１５。

【００７２】Ｒ_KE＝（Ａ−Ａ₆）／（Ａ₇−Ａ₆）、た
だしＡ₆〈Ａ〈Ａ₇またはＡ＝Ａ₆もしくはＡ＝Ａ₇で
Ａ₆＝−３０およびＡ₇＝０。

【００７３】Ｒ_KE＝−（Ａ−Ａ₈）／（Ａ₈−Ａ₇）、
ただしＡ₇〈Ａ〈Ａ₈またはＡ＝Ａ₈でＡ₈＝３０。

【００７４】Ｒ_SF＝（Ａ−Ａ₉）／（Ａ₁₀−Ａ₉）、た
だしＡ₉〈Ａ〈Ａ₁₀またはＡ＝Ａ₉もしくはＡ＝Ａ₁₀で
Ａ₉＝１５およびＡ₁₀＝６０。

【００７５】Ｒ_SF＝−（Ａ−Ａ₁₁）／（Ａ₁₁−Ａ₁₀）、
ただしＡ₁₀〈Ａ〈Ａ₁₁またはＡ＝Ａ₁₁でＡ₁₁＝１００。

【００７６】Ｒ_BF＝（Ａ−Ａ₁₂）／（Ａ₁₃−Ａ₁₂）、た
だしＡ₁₂〈Ａ〈Ａ₁₃またはＡ＝Ａ₁₂もしくはＡ＝Ａ₁₃で
Ａ₁₂＝８５でＡ₁₃＝１０５。

【００７７】Ｒ_BF＝１、ただしＡ₁₃〈Ａ。

【００７８】また、修正知識入力部８を介して、予め修
正知識をエキスパートシステム部９の図示されていない
記憶部に記憶させておく。

【００７９】修正知識としては、たとえば、制御対象部
１０が追尾目標物に対して接近し追尾目標物から制御対
象部１０までの距離が維持間隔の理想値Ｌ_G＝２ｍに対
して１．５ｍから２．５ｍの範囲内に接近したときオー
バシュートが発生し制御対象部１０の速度が１３０ｃｍ
／ｓよりも大であれば、メンバシップ関数Ｒ_SFとＲ_BFと
の値を左方に１だけシフトするような修正知識、すなわ
ち、入力データである距離Ｌと速度Ｖの値を監視し、こ
れらの値が、たとえば次のような範囲にあるときには、
このような状態を検出し記憶部３に記憶されているメン
バシップ関数を修正する修正知識を予めエキスパートシ
ステム部９に記憶させておく。

【００８０】すなわち、修正知識として、ｉｆ（１．５〈Ｌ〈２．５）ａｎｄ（Ｖ〉１３
０）ｔｈｅｎＡ₉＝Ａ₉−１Ａ₁₀＝Ａ₁₀−１Ａ₁₁＝Ａ₁₁−１Ａ₁₂＝Ａ₁₂−１Ａ₁₃＝Ａ₁₃−１ｅｎｄｉｆを与えておく。

【００８１】また、制御対象部１０が追尾目標物に追い
つかず、離れすぎているとき、すなわち、入力データ２
６の内で、距離Ｌが１．５ｍより大であり、かつ、制御
対象部１０の速度Ｖがたとえば８０ｃｍ／ｓより小であ
るときには、図４（Ｃ）に示すメンバシップ関数のＲ_SF
とＲ_BFの値を、たとえば１だけ増加させる修正知識を、
修正知識入力部８を介してエキスパートシステム部９の
図示されていない記憶部に予め記憶させておく。

【００８２】一方、制御状態が期待する状態とかなり異
なる場合には、メンバシップ関数の調整だけでは良い状
態に落ち着くのに時間がかかる場合もある。

【００８３】そのような場合には、ファジィルールの修
正が有効である。ここでファジィルール修正の一例を説
明する。図５に示すファジィルールをファジィ制御装置
１の記憶部３の中に配列Ａ［Ｉ］とＢ［Ｊ］を用いて、
以下のような形式で格納しておく。

【００８４】初期値：Ｂ［１］＝ＢＳ，Ｂ［２］＝Ｓ
Ｓ，Ｂ［３］＝ＫＥ，Ｂ［４］＝ＳＦ，Ｂ［５］＝ＢＦ初期値：Ａ［１］＝Ｂ［３］，Ａ［２］＝Ｂ［４］，Ａ
［３］＝Ｂ［４］，Ａ［４］＝Ｂ［５］，Ａ［５］＝Ｂ
［５］，Ａ［６］＝Ｂ［２］，Ａ［７］＝Ｂ［３］，Ａ
［８］＝Ｂ［３］，Ａ［９］＝Ｂ［４］，Ａ［１０］＝
Ｂ［５］，Ａ［１１］＝Ｂ［１］，Ａ［１２］＝Ｂ
［２］，Ａ［１３］＝Ｂ［３］，Ａ［１４］＝Ｂ
［４］，Ａ［１５］＝Ｂ［５］，Ａ［１６］＝Ｂ
［１］，Ａ［１７］＝Ｂ［１］，Ａ［１８］＝Ｂ
［１］，Ａ［１９］＝Ｂ［２］，Ａ［２０］＝Ｂ［２］ルール１：ＩＦＬ＝ＬＬＡＮＤＶ＝ＶＬＴＨＥＮＡ＝Ａ［１］ルール２：ＩＦＬ＝ＬＬＡＮＤＶ＝ＶＢＴＨＥＮＡ＝Ａ［２］ルール３：ＩＦＬ＝ＬＬＡＮＤＶ＝ＶＥＴＨＥＮＡ＝Ａ［３］ルール４：ＩＦＬ＝ＬＬＡＮＤＶ＝ＶＳＴＨＥＮＡ＝Ａ［４］ルール５：ＩＦＬ＝ＬＬＡＮＤＶ＝ＶＭＴＨＥＮＡ＝Ａ［５］ルール６：ＩＦＬ＝ＬＢＡＮＤＶ＝ＶＬＴＨＥＮＡ＝Ａ［６］ルール７：ＩＦＬ＝ＬＢＡＮＤＶ＝ＶＢＴＨＥＮＡ＝Ａ［７］ルール８：ＩＦＬ＝ＬＢＡＮＤＶ＝ＶＥＴＨＥＮＡ＝Ａ［８］ルール９：ＩＦＬ＝ＬＢＡＮＤＶ＝ＶＳＴＨＥＮＡ＝Ａ［９］ルール１０：ＩＦＬ＝ＬＢＡＮＤＶ＝ＶＭＴＨＥＮＡ＝Ａ［１０］ルール１１：ＩＦＬ＝ＬＥＡＮＤＶ＝ＶＬＴＨＥＮＡ＝Ａ［１１］ルール１２：ＩＦＬ＝ＬＥＡＮＤＶ＝ＶＢＴＨＥＮＡ＝Ａ［１２］ルール１３：ＩＦＬ＝ＬＥＡＮＤＶ＝ＶＥＴＨＥＮＡ＝Ａ［１３］ルール１４：ＩＦＬ＝ＬＥＡＮＤＶ＝ＶＳＴＨＥＮＡ＝Ａ［１４］ルール１５：ＩＦＬ＝ＬＥＡＮＤＶ＝ＶＭＴＨＥＮＡ＝Ａ［１５］ルール１６：ＩＦＬ＝ＬＳＡＮＤＶ＝ＶＬＴＨＥＮＡ＝Ａ［１６］ルール１７：ＩＦＬ＝ＬＳＡＮＤＶ＝ＶＢＴＨＥＮＡ＝Ａ［１７］ルール１８：ＩＦＬ＝ＬＳＡＮＤＶ＝ＶＥＴＨＥＮＡ＝Ａ［１８］ルール１９：ＩＦＬ＝ＬＳＡＮＤＶ＝ＶＳＴＨＥＮＡ＝Ａ［１９］ルール２０：ＩＦＬ＝ＬＳＡＮＤＶ＝ＶＭＴＨＥＮＡ＝Ａ［２０］初期値はファジィ制御の実行において、最初の１回だけ
実行される命令である。

【００８５】ここで、制御対象部１０が急加速領域（た
とえば、Ｌ＝４ｍ以上）に存在するにもかかわらず加速
の度合が小さいために追尾目標物に追いつくのに時間が
かかるという状況を想定する。

【００８６】このような状況に対処するために、たとえ
ば、ウォッチドッグ・タイマなどの一般に広く用いられ
ているコンピュータの計時機能を利用して、制御対象部
１０が急加速領域に留まる時間ｔを常に計時し、ｔが１
０秒を越える場合には加速が不十分であるとする。

【００８７】これに対処するためのファジィルールの修
正知識として、ＩＦｔ〉１０ｓｅｃＡＮＤＢ［Ｉ］＃ＢＦＴＨＥＮＡ［１］＝ＳＥＴ（Ｂ［Ｉ＝Ｉ＋１］）Ａ［２］＝ＳＥＴ（Ｂ［Ｉ＝Ｉ＋１］）Ａ［３］＝ＳＥＴ（Ｂ［Ｉ＝Ｉ＋１］）ＥＮＤＩＦを与えておく。

【００８８】ここで、＃は否定、ＳＥＴ（Ｂ［Ｉ＝Ｉ＋
１］）はＢの代わりにＢ［Ｉ＋１］を用いることを意味
している。

【００８９】すなわち、この修正ルールはｔが１０秒を
越え、ファジィルールの後件部Ａ［１］，Ａ［２］，Ａ
［３］がＢＦ（かなり減速）でない場合には、急加速領
域での加速の度合を１レベルずつ上げる（かなり減速→
やや減速→現状維持→やや加速→かなり加速）ことを意
味している。

【００９０】このようにファジィルールと、メンバシッ
プ関数および修正知識を予めファジィ制御装置１内に記
憶させた場合について、以下に図２に従ってファジィ制
御装置１の動作を説明する。

【００９１】制御対象部１０は、図３に示すように、追
尾目標物に対して追尾を行い、追尾目標物と制御対象部
との距離Ｌを２ｍに保つように、ファジィ制御装置１が
制御対象部１０の測定部５１から送られて来る物理量で
ある制御対象部１０の追尾目標物に対する速度Ｖと制御
対象部１０と追尾目標物との間の距離Ｌとを観測信号２
８として入力変換部６で受け取り、この入力変換部６が
ファジィ制御装置１で処理可能な入力データ２６に変換
したものについてファジィ演算を行い、走行制御部５３
に対して制御信号２９を出力して制御対象部１０の追尾
目標物に対する加速度を制御するものとする。

【００９２】まず、ファジィ推論部５とエキスパートシ
ステム部９とが外部からスタート命令を受け取ったか否
かを判断し（ステップＳ１）、スタート命令を受け取る
と、測定部５１から入力信号として出力され、入力変換
部６で入力データ２６に変換された速度Ｖと距離Ｌを取
得する（Ｓ２）。

【００９３】ファジィ推論部５は、これら入力データ２
６に対して記憶部３に記憶されているファジィルールと
メンバシップ関数を基にファジィ演算を実行する（Ｓ
３）。

【００９４】このファジィ演算は、すでに図１０の従来
のこの種のファジィ制御装置について説明したファジィ
演算と同様である。

【００９５】ファジィ推論部５は、このファジィ演算の
結果に基づいて、制御すべき加速度Ａの量を決定し出力
データ２７として出力変換部７に出力し、出力変換部７
からは、走行制御部５３に対して制御に適した制御信号
２９が出力され、制御対象部１０の制御を行う（Ｓ
４）。

【００９６】上述した入力データ２６は、エキスパート
システム部９でも受け取り、エキスパートシステム部９
は、入力データ２６中の距離Ｌと速度Ｖについて、エキ
スパートシステム部９内に予め記憶されている修正知識
を参照し、距離Ｌと速度Ｖとがメンバシップ関数とファ
ジィルールあるいはその一方を修正すべき条件に該当し
ているか否かを判断する（Ｓ５）。

【００９７】この場合、もし、このような条件に該当し
ている場合には、上述の該当する修正知識に基づいて、
エキスパートシステム部９が、記憶部３内に記憶されて
いるメンバシップ関数とファジィルールあるいはその一
方を修正する（Ｓ６）。

【００９８】このようなメンバシップ関数の修正を行っ
た後に、エキスパートシステム部９とファジィ推論部５
とは、外部からストップ命令が加えられているか否かを
判断する（Ｓ７）。

【００９９】もし、ストップ命令が加えられていなけれ
ば、処理を前述のステップ（Ｓ）２に移す。

【０１００】また、ステップ（Ｓ）７で、ストップ命令
が加えられていると判断したときには、処理を終了す
る。

【０１０１】なお、ステップ（Ｓ）５で、入力データが
定められた修正条件に該当していないと判断したときに
は、エキスパートシステム部９は、処理をステップ
（Ｓ）７に移す。

【０１０２】なお、上述の実施例においては、制御対象
部が追尾目標物を追尾する移動体でであるとしたが、制
御対象部は、移動体のみに限定されることはなく、従来
のファジィ制御装置が使用できる制御対象部をも制御対
象とすることができることは明らかである。

【０１０３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のファジィ
制御方法およびその装置は、入力データの内容を判断し
メンバシップ関数とファジィルールあるいはその一方を
修正すべきか否かを判断し、修正が必要な場合には、そ
の修正をメンバシップ関数およびファジィルールに対し
て実行するエキスパートシステム部を備えることによ
り、従来は、あるファジィ知識を与えて、制御対象部を
制御させ、その結果が、所望の制御を行うことができな
いときには、その都度、ファジィ制御装置の動作を中止
させ、メンバシップ関数入力部４を介して、修正すべき
メンバシップ関数の再入力を必要としていたが、このよ
うなメンバシップ関数入力部よりの再入力を不要とする
ことができるという効果を有する。

【０１０４】その上、メンバシップ関数やファジィルー
ルを修正するためにこのファジィ制御装置の動作を中止
させる必要がないという効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のファジィ制御方法を適用したファジィ
制御装置の一実施例を示すブロック図である。

【図２】図１に示すファジィ制御装置の動作の一例を示
す流れ図である。

【図３】図１に示されている制御対象部１０の詳細を含
むブロック図である。

【図４】（Ａ）は前件部の一つであるメンバシップ関数
の一例を示す説明図である。（Ｂ）は前件部の他の一つ
であるメンバシップ関数の一例を示す説明図である。
（Ｃ）は、後件部のメンバシップ関数の一例を示す説明
図である。

【図５】ファジィルールの一例を示す説明図である。

【図６】（Ａ）は図１０に示したファジィ制御装置で使
用するファジィルールの前件部に対応するメンバシップ
関数の一例を示す説明図である。（Ｂ）は図１０に示し
たファジィ制御装置で使用する前件部の他の一つのメン
バシップ関数の説明図である。（Ｃ）は図１０に示した
ファジィ制御装置で使用する後件部のメンバシップ関数
の説明図である。

【図７】（Ａ）は図６（Ａ）のメンバシップ関数を変更
した例を示す説明図である。（Ｂ）は図６（Ｂ）のメン
バシップ関数の変更した例を示す説明図である。（Ｃ）
は図６（Ｃ）のメンバシップ関数の変更した例を示す説
明図である。

【図８】従来のこの種のファジィ制御装置の一例を示す
ブロック図である。

【図９】図１０に示す従来のこの種のファジィ制御装置
の動作を示す流れ図である。

【図１０】図８のこの種のファジィ制御装置に対応する
追従制御方式の基本構成図である。

【符号の説明】

１ファジィ制御装置２ファジィルール入力部３記憶部４メンバシップ関数入力部５ファジィ推論部６入力変換部７出力変換部８修正知識入力部９エキスパートシステム部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】制御対象部から制御に必要な物理量を観
測信号として受け取り内部処理可能な入力データに変換
し、予め記憶部内に記憶してあるファジィルールとメン
バシップ関数を基に前記入力データについてファジィ演
算を行い、制御信号を生成し前記制御対象部に加えて前
記制御対象部を所望の状態に制御するファジィ制御方法
において、予め記憶させている修正知識を参照し前記入
力データから判断される制御状態が予め定められた修正
をすべき状態であるか否かを判断する処理と、前記入力
データが修正をすべき状態であると判断したときは、前
記修正知識に基づいて前記記憶部内に記憶しているメン
バシップ関数とファジィルールあるいは何れか一方を修
正する処理とを備えることを特徴とするファジィ制御方
法。
【請求項２】制御対象部から制御に必要な物理量を観
測信号として受け取り内部処理可能な入力データに変換
し、予め記憶部内に記憶してあるファジィルールとメン
バシップ関数を基に前記入力データについてファジィ演
算を行い、制御信号を生成し前記制御対象部に加えて前
記制御対象部を所望の状態に制御するファジィ制御装置
において、前記入力データから判断される制御状態が修
正すべき状態であるか否かを判定し前記修正すべき状態
であるときには前記記憶部内に記憶しているメンバシッ
プ関数の特定の修正部分とその修正する値とを指定する
修正知識を予め内部に記憶し、前記入力データの状態を
前記修正知識に基づいて修正すべき状態か否かを判定し
修正すべき場合には、前記修正知識に基づいて前記記憶
部内の該当するメンバシップ関数とファジィルールある
いは何れか一方を修正し記憶させるエキスパートシステ
ム部とを備えることを特徴とするファジィ制御装置。