JPH0797284B2 - ファジー推論によるディジタル制御方法 - Google Patents

ファジー推論によるディジタル制御方法

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JPH0797284B2 JP61207275A JP20727586A JPH0797284B2 JP H0797284 B2 JPH0797284 B2 JP H0797284B2 JP 61207275 A JP61207275 A JP 61207275A JP 20727586 A JP20727586 A JP 20727586A JP H0797284 B2 JPH0797284 B2 JP H0797284B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、フアジー推論によるデイジタル制御方法に関
する。
〔従来の技術〕
デイジタル計算機の発展とともに、DDC（direct digita
l control）により制御の自動化を行なうのが一般とな
つたが、人間のオペレータが行なう操作までをも自動化
することはできなかつた。
しかし、近年になつて、オペレータの思考規則をフアジ
ー命題（「ｘは大きい」といつた正しいか否かがあいま
いな命題）と含意規則（「もし〜ならば〜せよ」といつ
た形の規則）を用いるフアジー制御を試みるようになつ
た。
このフアジー制御に関しては「計測と制御」vol.22,No.
1p84〜86に詳細に記述されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕 この従来技術では、表現できる推論規則は、「もし計測
値が〜であれば、出力を〜とせよ」という形をもつ、状
態認識型推論規則に限られる。しかし、オペレーダが行
なう推論は、 （ｉ） 計測値から、制御対象のあるモデルに従がい、
計測できない変数で制御対象の属性を表すものの値を推
定し、次に、 （ii） その属性値を用いて、制御対象への出力値を求
める。
という２段階の形をとることが多い。こうした場合、各
推論規則は （iii） もし、計測値が〜であれば、状態へ変数値は
〜である。
（iv） もし、状態変数値が〜であれば、出力を〜とせ
よ。
となる。これらは、そのままで従来技術の表現方法にな
つていないため、（ｉ）（ii）の形の推論規則を入出力
関係を調べ、状態変数を省略した形である（２）の形に
統合しなければならない。
しかし、この様に統合すると、 （１） 本来、推論を連鎖させて（上記（ｉ）（ii）で
は２段階）得られる結論を、１段階の推論で表現するた
め、仮定（もし〜ならば）と結果（出力を〜とせよ）の
論理的な結びつき（仮定から結論が得られる理由・裏付
け）が不明確になり、推論規則のチユーニングや正しさ
の検証が困難となる。
（２） 推論規則の個数が増える といつた問題があつた。
本発明の目的は、上記（ｉ）（ii）の形の推論をそのま
ま表現し、上記問題点を解消することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、制御対象から検出される状態量を入力量と
し、これを含意規則によってファジー推論して制御対象
への出力量を計算し、この出力量を制御対象へ加えるフ
ァジー推論によるディジタル制御方法において、制御対
象から検出される状態量を入力量とし、制御対象の内部
状態を表す量を出力量とする含意規則に基づく第１のフ
ァジー推論により、前記制御対象の内部状態量を算出
し、この算出された出力量及び制御対象から検出された
前記状態量を入力量とし、制御対象への制御出力を出力
量とする含意規則に基づく第２のファジー推論により、
前記制御対象への出力量を求めることを特徴とするもの
である。
〔作用〕
入力変数値，メンバシツプ関数および各推論規則を参照
しながら出力変数値を求める推論演算装置は、まず、入
力変数値，メンバシツプ関数および第１群の推論規則を
参照して、出力変数値を求める（第１群の出力と呼
ぶ）。推論演算装置は、次に、第１群の出力変数を第２
群の推論規則への入力変数と考え、もともとの入力変数
値，メンバシツプ関数，および第２群の推論規則を参照
して出力変数値を求める（第２群の出力と呼ぶ）。最後
に、第１群と第２群の出力を合わせて、出力する。
前記（ｉ）の動作をする推論規則を第１群とし、前記
（ii）の動作をする推論規則を第２群とすることによ
り、オペレータの推論をそのまま表現し、かつ推論演算
装置はこれを実施することができる。
〔実施例〕
以下、本発明によるフアジー推論によるデイジタル制御
方法の一実施例を第１図により説明する。
第１図は、本発明を実現するデイジタル制御装置の一実
施例のブロツク線図である。１は制御対象を計測して得
られる計測値、その過去の値、およびそれらから計算さ
れる値を記憶しておく装置である。３は第１群の推論規
則を記憶し、７は第２群の推論規則を記憶しておく装置
である。４は全変数のメンバシツプ関数を記憶しておく
装置である。
計測値は、別途定められたサンプリング周期で制御対象
よりとり込まれ、記憶装置１に記憶される。演算装置２
はあらかじめ定められた演算周期で演算を行なう。
この時まず、記憶装置１より必要な計測値（およびそれ
らからの計算値）を取出し、記憶装置４のメンバシツプ
関数を参照して記憶装置３中の推論規則に含まれるフア
ジー命題の正しさの度合を求め、記憶装置３中の推論規
則を実施し、第１群の出力を計算する。第１群の出力は
記憶装置５に一且記憶される。
６の推論演算装置は、演算装置２による第１群の推論演
算が終了した後、実行を開始する。記憶装置５に記憶さ
れた第１群の出力と記憶装置１に記憶された値を入力値
とし、記憶装置４のメンバシツプ関数を参照し、記憶装
置７に記憶された推論規則を実施する。出力値は出力装
置８に渡される。出力装置８は、第１群および第２群の
出力値を用いて、制御対象への出力を作成する。
なお、制御対象のモデルが、一群の推論規則で表現しき
れない時は、これを複数群に分けることもできる。
第２図は、本発明を適用したプラント制御システムの一
例である。
制御対象として、原料11より抽出物質を抽出液14を用い
て抽出する抽出塔20を考える。原料11は抽出塔20の下部
より押入され、上部より注入される抽出液14により、抽
出物質が抽出され残留物15となつて上部より排出され
る。原料11を抽出塔20の下部より上部へ押上げるため
に、ハネ21を塔中央に置き、これをモータ22で回転させ
る。抽出液14は、抽出塔20を上部より下部に降下する間
に抽出物質が溶解し、溶液13となつて下部より取出され
る。
制御目的は、原料の流入量を一定に定めた上で、抽出塔
内につまりが、あまり生じないように塔を運転すること
である。
この目的を達成するための運転規則を次に記す。まず、
変数とその値の属しうるフアジイ集合名（フアジイ量，
フアジイラベル，言語値とも呼ばれる）は次の通りであ
る。
X1;モータ12を回転させるのに要する電力。フアジイ集
合としては、小，普通，大の３種を用いる。
X2;「抽出液の流量」−「溶液の流量」。フアジイ集合
としては、小，普通，大の３種を用いる。
X3;原料生育時の平均気温。フアジイ集合としては、
低，普通，高の３種を用いる。
X4;原料生育時の降雨量。フアジイ集合としては、少，
普通，多の３種を用いる。
Y1;塔内のつまり具合。フアジイ集合としては、小，普
通，やや大，大の４種を用いる。
Y2;原料の柔かさを表す。フアジイ集合としては、柔，
普通，やや硬，硬の４種を用いる。
Z;モータの回転数を表す。フアジイ集合としては、低，
普通，やや高，高の４種を用いる。
抽出塔を運転するオペレータがノウハウとして持つてい
る運転規則は大雑把には、 （１） X1が大きい程，またX2が大きい程,Y1が大き
い。
（２） X3が高い程，またX4が多い程，柔かさが増す。
（３） Y1が大きい程，また硬い程，回転数を高めにす
る。
というものである。
この関係を，より詳細にし、図示したものが第３図であ
る。
この関係を、Y1,Y2を介在させず入出力変数の関係だけ
に書直し、従来技術によるフアジイ維論規則に書直した
ものが第４図である。この各縦列が１個の規則を表す。
例えば、左より２番目の列は、 「もし、X1 is 普通、X2 is 小、X3 is 普通、しか
もX4 is 多であれば、Z is 低である。」 という規則を表す。
同じノウハウを、本発明の方法により推論規則としたも
のが第５図である。第４図と同様に各縦列が推論規則を
表す。例えば、項番２は、もしX1 is 普通、しかも、X
2 is 小であれば、Y1 is 普通である。
という規則を表す。
同一のノウハウを表現するのに、従来技術では39の規則
を要するのに対し、本発明によれば、26の現則で記述す
ることができる。また、従来技術による規則の表現で
は、第４図、項番1,38,39を除き、左辺に変数が４個現
れているのに対し、本発明による規則の表現では左辺に
は変数が２個現れている。このため、本発明による方が
表現が理解しやすくなつている。また、本発明による方
が、入力変数X1,X2,X3,X4と出力変数Ｚとの関係が、中
間変数Y1,Y2を介在させて理解しやすくなつている。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によるフアジー推論によるデ
イジタル制御方法によれば、制御対象を制御する出力値
を求めるためのフアジー推論規則を、計測値から制御対
象の状態を表す値を求める推論規則と、それからの制御
値を求める推論規則とに分離して表現することができる
ため、推論規則中にモデルが明示的に表わされ、推論規
則の意味が明確になる効果、推論規則が簡単になる効
果、もつて推論規則のチユーニング・保守が容易になる
効果、および、制御値のより適した値が得られる効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明によるフアジー推論によるデイジタル制
御方法の一実施例を示すブロツク図、第２図は本発明を
プラントに適用した実施例を示す図、第３図は第２図に
示すプラントの運転者の運転規則を示した図、第４図は
第３図に示す運転規則を従来技術によつてフアジイ推論
規則として表現した図、第５図は第３図に示す運転規則
を本発明の適用によつてフアジイ推論規則として表現し
た図である。 ２……第１群の推論規則を実施する推論演算装置、３…
…第１群の推論規則を記憶しておく装置、４……全メン
バシツプ関数を記憶しておく装置、６……第２群の推論
規則を実施する推論演算装置、７……第２群の推論規則
を記憶しておく装置、11……原料の流入路、13……溶液
の流出路、14……抽出液の流入路、15……抽出後の残留
物の排出路、20……抽出塔、21……原料を押上げるため
のハネ、22……ハネ21を回転させるモータ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】制御対象から検出される状態量を入力量と
    し、これを含意規則によってファジー推論して制御対象
    への出力量を計算し、この出力量を制御対象へ加えるフ
    ァジー推論によるディジタル制御方法において、 制御対象から検出される状態量を入力量とし、制御対象
    の内部状態を表す量を出力量とする含意規則に基づく第
    １のファジー推論により、前記制御対象の内部状態量を
    算出し、この算出された出力量及び制御対象から検出さ
    れた前記状態量を入力量とし、制御対象への制御出力を
    出力量とする含意規則に基づく第２のファジー推論によ
    り、前記制御対象への出力量を求めることを特徴とする
    ファジー推論によるディジタル制御方法。
JP61207275A 1986-09-03 1986-09-03 ファジー推論によるディジタル制御方法 Expired - Lifetime JPH0797284B2 (ja)

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