專利名稱：用于模糊推理的最小-最大計(jì)算電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般來(lái)說(shuō)涉及一種用來(lái)控制各種消費(fèi)類電子設(shè)備、汽車等的模糊推理系統(tǒng)。更確切地說(shuō)，本發(fā)明涉及用于模糊推理系統(tǒng)的一種最小-最大計(jì)算電路。該最小-最大計(jì)算電路對(duì)推理系統(tǒng)中所生成輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)進(jìn)行最小-最大操作，以便產(chǎn)生輸出標(biāo)號(hào)等級(jí)。
在技術(shù)中眾所周知，基于模糊推理的模糊邏輯控制廣泛用于控制各種消費(fèi)類電子設(shè)備、家用電器、汽車、照相機(jī)等。在模糊控制中，一般來(lái)說(shuō)，如果模糊概念或模糊條件A保持良好，則執(zhí)行控制α。此命題被表達(dá)成一條模糊規(guī)則“如果A則α”。更確切地說(shuō)，控制α被執(zhí)行到由輸入數(shù)據(jù)所指示的事實(shí)多么好地符合模糊概念A(yù)所確定的程度。在此模糊規(guī)則中，A稱為“前提”而α稱為“結(jié)論”。事實(shí)與模糊概念A(yù)符合的程度稱為“等級(jí)”。因而，必須就每個(gè)模糊概念計(jì)算該等級(jí)。一個(gè)輸入標(biāo)號(hào)用來(lái)標(biāo)識(shí)每個(gè)輸入模糊概念或條件。因而一個(gè)模糊概念也稱為一個(gè)輸入標(biāo)號(hào)。還用一個(gè)輸出標(biāo)號(hào)來(lái)標(biāo)識(shí)包括在一條模糊規(guī)則的后件中的每個(gè)輸出模糊概念或控制。因而，一個(gè)輸出模糊概念稱為一個(gè)輸出標(biāo)號(hào)。
在上面提到的模糊推理系統(tǒng)中，設(shè)有多個(gè)輸入信道以便接收諸如速度、壓力和溫度之類的多個(gè)輸入數(shù)據(jù)。而且在每個(gè)輸入信道中定義多個(gè)輸入標(biāo)號(hào)。該系統(tǒng)還有多個(gè)輸出信道以便產(chǎn)生諸如通/斷切換信號(hào)和閥控制信號(hào)之類的多個(gè)輸出數(shù)據(jù)。而且在每個(gè)輸出信道中也定義多個(gè)輸出標(biāo)號(hào)。因而輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)的總數(shù)，這些等級(jí)的每一個(gè)都需要計(jì)算，變得相當(dāng)大，它等于輸入信道數(shù)乘以每個(gè)輸入信道的輸入標(biāo)號(hào)數(shù)。此外，如下面所討論的，對(duì)輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)的最小-最大計(jì)算是每個(gè)輸出標(biāo)號(hào)所必須的，以便選擇適當(dāng)?shù)妮敵鰳?biāo)號(hào)。
下面對(duì)照以下說(shuō)明例解釋對(duì)輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)的最小-最大計(jì)算，該例包括7條模糊規(guī)則。
規(guī)則α1如果A與B 則α規(guī)則α2如果B與C 則α規(guī)則α3如果E與F 則α規(guī)則α4如果G與M與N 則α規(guī)則β1如果C與D 則β規(guī)則γ1如果H與I 則γ規(guī)則γ2如果J與K與L 則γ這些規(guī)則的前提包括輸入標(biāo)號(hào)A至N，而結(jié)論包括輸出標(biāo)號(hào)α至γ。假定輸入標(biāo)號(hào)A至N的等級(jí)Ag至Ng具有以下值。
Ag＝0，Bg＝0.06，Cg＝0.7，Dg＝0.55，Eg＝0.65，F(xiàn)g＝0，Gg＝0.45，Hg＝0.9，
Ig＝0，Jg＝0，Kg＝0，Lg＝0.62，Mg＝0.2，Ng＝0。
首先，代替“與”操作，對(duì)每條規(guī)則進(jìn)行最小計(jì)算，即在每條規(guī)則的輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)中間探測(cè)最小等級(jí)。例如，規(guī)則α1的前提包括帶有等級(jí)Ag＝0和Bg＝0.66的輸入標(biāo)號(hào)A和B。因而，把Ag(＝0)選作最小等級(jí)，因?yàn)锳g小于Bg。同理，規(guī)則α2選擇輸入標(biāo)號(hào)B的等級(jí)Bg(＝0.06)而規(guī)則α3選擇輸入標(biāo)號(hào)F的等級(jí)Fg(＝0)。規(guī)則α4選擇等級(jí)Ng(＝0)。
然而，代替“或”操作，針對(duì)每個(gè)輸出標(biāo)號(hào)進(jìn)行最大計(jì)算，在那些以相同輸出標(biāo)號(hào)作為結(jié)論的規(guī)則的先前所探測(cè)的最小等級(jí)中間探測(cè)最大等級(jí)。例如，關(guān)于都有同一輸出標(biāo)號(hào)α的規(guī)則α1、α2、α3和α4，在最小等級(jí)Ag、Bg、Fg和Ng中間把等級(jí)Bg(＝0.06)選作最大等級(jí)。針對(duì)其他輸出標(biāo)號(hào)β和γ進(jìn)行類似的最大計(jì)算，分別針對(duì)輸出標(biāo)號(hào)β選擇等級(jí)Dg(＝0.55)和針對(duì)γ選擇Ig＝Jg＝Kg＝0。
現(xiàn)有技術(shù)的模糊控制系統(tǒng)主要用于諸如家用電器之類的低速控制場(chǎng)合。然而，當(dāng)希望把模糊控制系統(tǒng)用于諸如車輛的車速控制或懸掛控制之類的高速和較復(fù)雜的控制場(chǎng)合時(shí)，計(jì)算速度應(yīng)顯著提高一般來(lái)說(shuō)要比常規(guī)情況快1000倍。通過(guò)對(duì)三個(gè)計(jì)算階段的協(xié)同調(diào)諧來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算速度的提高，這三個(gè)計(jì)算階段是輸入標(biāo)號(hào)的等級(jí)計(jì)算，對(duì)輸入標(biāo)號(hào)進(jìn)行最小-最大操作以便得到輸出標(biāo)號(hào)等級(jí)，以及輸出標(biāo)號(hào)的隸屬函數(shù)的重心計(jì)算。
輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)的常規(guī)最小操作是通過(guò)把每個(gè)輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)與所有其他的輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)逐個(gè)比較來(lái)進(jìn)行的。該比較的一個(gè)典型的例子是描述由軟件程序?qū)崿F(xiàn)比較的日本專利公開第4-10133號(hào)。然而這種由軟件實(shí)現(xiàn)的比較因?yàn)榇罅康臄?shù)值比較而在提高其計(jì)算速度方面有困難。另一個(gè)由硬件實(shí)現(xiàn)比較的典型例子是日本專利公開第2-159628號(hào)。這種解決辦法在提高其執(zhí)行速度方面也有困難，因?yàn)楦鱾€(gè)輸入標(biāo)號(hào)需要大量的比較電路，而且制造費(fèi)用的降低也很困難。
在包括含有一組輸入標(biāo)號(hào)的輸入信道的典型模糊推理系統(tǒng)中，大多數(shù)輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)為零。例如，如果每個(gè)隸屬函數(shù)僅與每個(gè)輸入信道中的鄰近函數(shù)相交，則從每個(gè)輸入信道最多輸出兩個(gè)非零等級(jí)。這意味著對(duì)其進(jìn)行最小-最大操作的輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)中70～80%為零。占據(jù)大多數(shù)輸入標(biāo)號(hào)的零等級(jí)在某種意義上有個(gè)特性，即它對(duì)最小-最大操作的結(jié)果無(wú)貢獻(xiàn)。然而，在現(xiàn)有的最小-最大操作中，以與非零等級(jí)相同的方式處理零等級(jí)。于是執(zhí)行了很多冗余操作，造成很慢的操作速度和很大的硬件容量。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于模糊推理系統(tǒng)的改進(jìn)的最小-最大計(jì)算電路。
更確切地說(shuō)，本發(fā)明的目的在于提供一種具有很快的計(jì)算速度和減小的硬件容量的改進(jìn)的最小-最大計(jì)算電路。
本發(fā)明的這些和其他目的和優(yōu)點(diǎn)由包括一組含有作為前提的輸入標(biāo)號(hào)的模糊規(guī)則的模糊推理系統(tǒng)中的最小-最大計(jì)算電路來(lái)提供，所述最小-最大計(jì)算電路對(duì)輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)執(zhí)行最小-最大計(jì)算并包括一個(gè)用來(lái)生成編碼規(guī)則位生成裝置，每個(gè)所述編碼規(guī)則包括一組有效/無(wú)效位，其中每一個(gè)表示對(duì)應(yīng)的輸入標(biāo)號(hào)是否被包括在每個(gè)所述規(guī)則的前提中;一個(gè)根據(jù)等級(jí)的數(shù)量序?qū)⒌燃?jí)和它的標(biāo)號(hào)碼分類，并按等級(jí)的數(shù)量序向所述位生成裝置提供所分類的輸入標(biāo)號(hào)碼以便生成與每個(gè)所提供輸入標(biāo)號(hào)有關(guān)的位流的輸入標(biāo)號(hào)分類裝置;用來(lái)根據(jù)在每個(gè)所述編碼規(guī)則中最先和最后出現(xiàn)的有效位，針對(duì)每個(gè)規(guī)則探測(cè)最小等級(jí)的最小等級(jí)探測(cè)裝置，所述編碼規(guī)則是在所述規(guī)則位生成裝置中按等級(jí)的數(shù)量序生成的;以及用來(lái)從一組與所述每個(gè)輸出標(biāo)號(hào)有關(guān)的所探測(cè)最小等級(jí)中探測(cè)最大等級(jí)的最大等級(jí)探測(cè)裝置。
從下面對(duì)照附圖所作的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的這些及其他目的和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見(jiàn)。


圖1表示按照本發(fā)明的最佳實(shí)施例的最小-最大計(jì)算電路的方塊圖;
圖2是表示圖1中所示的規(guī)則位生成電路20結(jié)構(gòu)的詳細(xì)方塊圖;
圖3是表示圖1中所示的最小探測(cè)器410結(jié)構(gòu)的詳細(xì)方塊圖;
圖4是表示圖1中所示的等級(jí)寄存器31～38的另一種結(jié)構(gòu)的詳細(xì)方塊圖;
圖5是按照本發(fā)明的另一實(shí)施例的最小-最大計(jì)算電路的方塊圖;
圖6是表示圖1和圖5中所示的規(guī)則位生成電路20的另一種結(jié)構(gòu)的詳細(xì)方塊圖;
圖7是表示圖1和圖5中所示的輸入標(biāo)號(hào)分類器的結(jié)構(gòu)示例的詳細(xì)方塊圖;
圖8是表示包括在模糊規(guī)則的前提中的輸入標(biāo)號(hào)的圖表;
圖9是表示圖1中所示的位生成電路中生成的有效/無(wú)效位組成的編碼規(guī)則的例子的圖表;
圖10是表示按輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)的數(shù)量序排列的規(guī)則相關(guān)位組的圖表;
圖11是表示按照現(xiàn)有技術(shù)的方法的圖表，其中在最小-最大操作之前完成編碼規(guī)則或規(guī)則相關(guān)位組并存儲(chǔ)在規(guī)則存儲(chǔ)器中;
圖12是說(shuō)明按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法的圖表，其中通過(guò)最小-最大操作來(lái)生成編碼規(guī)則或規(guī)則相關(guān)位組;以及圖13是說(shuō)明按照本發(fā)明的另一實(shí)施例的方法的圖表，其中通過(guò)最小-最大操作來(lái)生成編碼規(guī)則或規(guī)則相關(guān)位組。
為便于理解本發(fā)明，首先描述按照本發(fā)明的最小-最大計(jì)算的梗概。
按照本發(fā)明，輸入標(biāo)號(hào)分類器把輸入標(biāo)號(hào)按其等級(jí)的數(shù)量序分類。例如，包括在上述七個(gè)規(guī)則中的并且原來(lái)可能按字母順序排列的14個(gè)輸入標(biāo)號(hào)A到N可以如圖8中所示按它們的等級(jí)的數(shù)量序重新排列或分類。
在輸入標(biāo)號(hào)按其等級(jí)數(shù)量分類之后，處于每個(gè)規(guī)則的最右端的輸入標(biāo)號(hào)有最小等級(jí)(用一個(gè)圓圈標(biāo)出)。在有關(guān)的具有同一輸出標(biāo)號(hào)的已標(biāo)出的最小標(biāo)號(hào)中間，處于最左端的輸入標(biāo)號(hào)有最大等級(jí)(用兩個(gè)圓圈標(biāo)出)。這樣一來(lái)，分類促進(jìn)了最小-最大計(jì)算。
為了實(shí)現(xiàn)圖8中所示的分類功能和最小-最大探測(cè)功能，本發(fā)明準(zhǔn)備了一組每個(gè)針對(duì)各自的模糊規(guī)則定義的編碼規(guī)則。每個(gè)規(guī)則的編碼規(guī)則包括有效/無(wú)效位陣列并且代表哪些輸入標(biāo)號(hào)包括在各自的規(guī)則中，如圖9中所示。輸入標(biāo)號(hào)在每個(gè)規(guī)則中按字母順序排列。一個(gè)有效位“1”意味著它對(duì)應(yīng)的輸入標(biāo)號(hào)(例如標(biāo)號(hào)A)包括在規(guī)則1中。一個(gè)無(wú)效位“0”意味著它對(duì)應(yīng)的標(biāo)號(hào)(如C)不包括在規(guī)則α1中。從圖9中所示的有效/無(wú)效位陣列可以明白，僅輸入標(biāo)號(hào)A和B包括在規(guī)則α1的前提中。同理圖9中的位陣列代表僅標(biāo)號(hào)C和D包括在規(guī)則β1的前提中。于是，編碼規(guī)則α1描述成“11000000000000”而編碼規(guī)則β1描述成“00110000000000”，如圖9中所示。
通過(guò)排列所有的編碼規(guī)則，最好把具有同一輸出標(biāo)號(hào)的編碼規(guī)則排成相鄰出現(xiàn)，可以得到圖9中所示的有效/無(wú)效位的二組陣列。這樣一來(lái)，得到一個(gè)位矩陣，它的每行位流代表哪些輸入標(biāo)號(hào)包括在與該行對(duì)應(yīng)的規(guī)則中，而它的每列位流代表哪些輸出標(biāo)號(hào)與該列所對(duì)應(yīng)的輸入標(biāo)號(hào)有關(guān)。
每列位流稱為各自的輸入標(biāo)號(hào)的“規(guī)則相關(guān)位組”。例如，圖9中所示的輸入標(biāo)號(hào)A的規(guī)則相關(guān)位組為“1000000”而輸入標(biāo)號(hào)N的規(guī)則相關(guān)位組為“0001000”。這些規(guī)則相關(guān)位組用相關(guān)的輸入標(biāo)號(hào)作為地址存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備，最好是一個(gè)ROM存儲(chǔ)器中。因而，可以用標(biāo)識(shí)標(biāo)號(hào)碼α至n來(lái)訪問(wèn)規(guī)則相關(guān)位組。這樣定義的存儲(chǔ)器稱為“規(guī)則存儲(chǔ)器”或“規(guī)則ROM”而用作規(guī)則存儲(chǔ)器的讀出地址的輸入標(biāo)號(hào)的標(biāo)識(shí)代碼稱為“標(biāo)號(hào)碼”。
然后按其輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)的數(shù)量序?qū)D9中所示的規(guī)則相關(guān)位組進(jìn)行分類以便得到圖10中所示的結(jié)果。圖10中的這種空間排列對(duì)應(yīng)于圖8中的排列。從圖9至圖10的分類不影響模糊規(guī)則或編碼規(guī)則。從一個(gè)例子很容易明白，規(guī)則“如果A與B則X”，和規(guī)則“如果B與A則X”本質(zhì)上是相同的。
圖10中所示的每個(gè)編碼規(guī)則的最右端有效位(“1”)可探測(cè)為最小等級(jí)位(用一個(gè)圓圈標(biāo)出)，然后可以針對(duì)每個(gè)輸出標(biāo)號(hào)在先前探測(cè)出的最小等級(jí)位中間探測(cè)最左端有效位。這樣探測(cè)的最左端有效位是最大等級(jí)位(用兩個(gè)圓圈標(biāo)出)。與最大等級(jí)位相關(guān)的輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)就是所得到的最小-最大計(jì)算結(jié)果。最小-最大操作既可以用軟件方案又可以用硬件方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。軟件或硬件方案中有各種不同的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)最小-最大操作。
最小-最大操作可用順序方案來(lái)實(shí)現(xiàn)，該方案中按等級(jí)數(shù)量序從規(guī)則儲(chǔ)器中讀出的規(guī)則相關(guān)位組被順序地處理，如由本申請(qǐng)人提出的先有日本專利申請(qǐng)平4-332401中所公開的那樣。最小-最大操作也可以用空間方案來(lái)實(shí)現(xiàn)，該方案中按等級(jí)數(shù)量序從規(guī)則存儲(chǔ)器中讀出的規(guī)則相關(guān)位組被空間地排列在移位寄存器中，如由本申請(qǐng)人提出的先有日本專利申請(qǐng)平4-332402中所公開的那樣。
為了順序地得到每個(gè)規(guī)則相關(guān)位組，輸入標(biāo)號(hào)碼按其等級(jí)數(shù)量序順序地供給規(guī)則存儲(chǔ)器。在規(guī)則存儲(chǔ)器的每個(gè)輸出位置設(shè)置一個(gè)最小等級(jí)探測(cè)器以便接收組成每個(gè)編碼規(guī)則的位流。最小等級(jí)探測(cè)器根據(jù)兩個(gè)信息探測(cè)最小等級(jí)由輸入標(biāo)號(hào)分類器供給的一個(gè)輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)(或類指針)和由規(guī)則存儲(chǔ)器供給的每行位流中最后(或最先)出現(xiàn)的一個(gè)有效位。例如，如果按等級(jí)數(shù)量的升序訪問(wèn)規(guī)則存儲(chǔ)器，則最小等級(jí)探測(cè)器可以把最先出現(xiàn)的具有有效位的等級(jí)探測(cè)為最小等級(jí)。如果按等級(jí)數(shù)量的降序訪問(wèn)規(guī)則存儲(chǔ)器，則最小等級(jí)探測(cè)器可以把最后出現(xiàn)的具有有效位的等級(jí)探測(cè)為最小等級(jí)。此外，為每個(gè)輸出標(biāo)號(hào)設(shè)置一個(gè)最大等級(jí)探測(cè)器。最大等級(jí)探測(cè)器從針對(duì)每個(gè)有關(guān)規(guī)則探測(cè)的最小等級(jí)中探測(cè)最大等級(jí)。
如上所述，最小-最大操作既可以用軟件方案又可以用硬件方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。無(wú)論在軟件方案還是在硬件方案中，把輸入標(biāo)號(hào)按其等級(jí)數(shù)量序分類都顯著地改善執(zhí)行時(shí)間。在現(xiàn)有技術(shù)最小-最大計(jì)算中，對(duì)每個(gè)規(guī)則中的每個(gè)輸入標(biāo)號(hào)逐個(gè)重復(fù)進(jìn)行比較。如果有10個(gè)包括輸入標(biāo)號(hào)A和B的規(guī)則，則現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)針對(duì)每個(gè)規(guī)則執(zhí)行A和B之間的等級(jí)比較，于是同樣的比較重復(fù)10次。按照本發(fā)明的一個(gè)方面，即使輸入標(biāo)號(hào)A和B出現(xiàn)在很多規(guī)則里，A和B之間僅一次比較就足夠了。
按照本申請(qǐng)人以前的日本專利申請(qǐng)，規(guī)則相關(guān)位組存儲(chǔ)在規(guī)則存儲(chǔ)器中。然而，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，設(shè)置一個(gè)通過(guò)最小-最大操作生成規(guī)則相關(guān)位組的稱為位生成電路的電路來(lái)代替規(guī)則存儲(chǔ)器。位生成電路由分別對(duì)應(yīng)每個(gè)規(guī)則而設(shè)置的位生成子電路組成。每個(gè)位生成子電路包括用來(lái)存儲(chǔ)規(guī)則中的含輸入標(biāo)號(hào)的每個(gè)標(biāo)號(hào)碼的存儲(chǔ)器。每個(gè)位生成子電路還包括用來(lái)把由輸入標(biāo)號(hào)分類器依次供給的標(biāo)號(hào)碼與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的輸入標(biāo)號(hào)碼匹配的匹配裝置。每個(gè)匹配裝置作為匹配的結(jié)果生成有效或無(wú)效位。
按照本發(fā)明的以上所述方案，用來(lái)存儲(chǔ)輸入標(biāo)號(hào)碼以便生成規(guī)則相關(guān)位組的存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)量明顯地少于在以前的申請(qǐng)中所公開的規(guī)則存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)量，這將在下面討論。
如果在一個(gè)模糊推理系統(tǒng)中定義了八個(gè)輸入信道，而且在每個(gè)輸入信道中定義九個(gè)輸入標(biāo)號(hào)，則將有七十二個(gè)例如命名為A、B、C…N的輸入標(biāo)號(hào)。此外，如果在每個(gè)輸出信道中有例如命名為α～θ的八個(gè)輸出標(biāo)號(hào)而每個(gè)輸出標(biāo)號(hào)最多有五個(gè)規(guī)則，則在每個(gè)輸出信道最多可定義四十個(gè)規(guī)則。按照以前的申請(qǐng)?jiān)谶@種情況下需要存儲(chǔ)在規(guī)則存儲(chǔ)器中的規(guī)則相關(guān)位組的數(shù)據(jù)格式的一個(gè)例子如圖11中所示。每個(gè)輸出信道中規(guī)則相關(guān)位組的總位數(shù)為1(位)×40×72＝2880(位)。
在本發(fā)明的一個(gè)將在下文對(duì)照?qǐng)D1和圖2描述的實(shí)施例中，假設(shè)上面所述四十個(gè)規(guī)則的每一個(gè)所包含的輸入標(biāo)號(hào)數(shù)最多為五個(gè)，而且假設(shè)用來(lái)互相判別上面所述七十二個(gè)輸入標(biāo)號(hào)的每個(gè)輸入標(biāo)號(hào)碼由七位二進(jìn)制數(shù)據(jù)組成。在這種情況下，需要針對(duì)每個(gè)輸出標(biāo)號(hào)儲(chǔ)存在位生成電路中的輸入標(biāo)號(hào)碼的數(shù)據(jù)格式的一個(gè)例子如圖12所示。所有輸入標(biāo)號(hào)碼的總位數(shù)為7(位)×40×5＝1400(位)，這明顯地小于圖11中所示的現(xiàn)有技術(shù)場(chǎng)合中的規(guī)則相關(guān)位組的總位數(shù)。
在本發(fā)明的另一個(gè)將在下文對(duì)照?qǐng)D1和圖6描述的實(shí)施例中，如果在每個(gè)前提中包含七十二個(gè)輸入標(biāo)號(hào)中的每一個(gè)的規(guī)則數(shù)最多為五個(gè)，而且如果用來(lái)判別四十個(gè)規(guī)則的每個(gè)判別器由六位二進(jìn)制數(shù)據(jù)組成，則需要存儲(chǔ)在位生成電路中以便指示它們包含相應(yīng)的輸入標(biāo)號(hào)的規(guī)則的判別器的數(shù)據(jù)格式的一個(gè)例子如圖13所示。所有判別器的總位數(shù)為6(位)×5×72＝2160(位)，這小于圖11中所示的現(xiàn)有技術(shù)情況下規(guī)則相關(guān)位組的總位數(shù)。
圖1是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的最小-最大操作電路的方塊圖。該電路包括一個(gè)輸入標(biāo)號(hào)分類器10，該分類器把帶有其標(biāo)號(hào)碼的輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)按輸入等級(jí)的數(shù)量序分類。該電路還包括一個(gè)規(guī)則位生成電路20、一組對(duì)應(yīng)輸出標(biāo)號(hào)的等級(jí)寄存器30、一組與模糊規(guī)則對(duì)應(yīng)的邏輯電路40、一個(gè)等級(jí)總線51、一個(gè)標(biāo)號(hào)碼總線52和一個(gè)有效標(biāo)志信號(hào)線53。為了方便起見(jiàn)，包括規(guī)則位生成電路20、一組等級(jí)寄存器30和一組邏輯電路40的后端級(jí)僅針對(duì)一個(gè)輸出信道畫出。
每個(gè)輸入標(biāo)號(hào)的等級(jí)由一個(gè)等級(jí)計(jì)算電路(未畫出)來(lái)計(jì)算并按原來(lái)排列的輸入標(biāo)號(hào)順序供到等級(jí)總線51上。在具有3個(gè)輸入信道而每個(gè)信道中具有6個(gè)輸入標(biāo)號(hào)的典型系統(tǒng)中，在等級(jí)總線51上出現(xiàn)總共18個(gè)輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)。在一個(gè)輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)出現(xiàn)在等級(jí)總線51上的同時(shí)，它的用來(lái)互相判別輸入標(biāo)號(hào)的對(duì)應(yīng)輸入標(biāo)號(hào)碼出現(xiàn)在標(biāo)號(hào)碼總線52上。
在典型的模糊推理中，出現(xiàn)在等級(jí)總線51上的大多數(shù)輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)等于零。例如，如果每個(gè)輸入信道有6個(gè)輸入標(biāo)號(hào)而每個(gè)輸入標(biāo)號(hào)隸屬函數(shù)僅與相鄰的隸屬函數(shù)相交，則從每個(gè)輸入信道最多輸出兩個(gè)非零等級(jí)。這就是說(shuō)，從總共3個(gè)輸入信道中的總共18個(gè)輸入等級(jí)中，最多6個(gè)標(biāo)號(hào)非零而其余12個(gè)等級(jí)等于零(稱為“零等級(jí)”)。按照本發(fā)明的最小-最大探測(cè)器對(duì)占據(jù)大多數(shù)輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)的零等級(jí)進(jìn)行異常操作，以便節(jié)省執(zhí)行時(shí)間并減小硬件容量。為此目的，等級(jí)計(jì)算電路向有效標(biāo)志信號(hào)線53上提供一個(gè)有效/無(wú)效標(biāo)志。有效標(biāo)志指示非零等級(jí)，而無(wú)效標(biāo)志指示零等級(jí)。
輸入標(biāo)號(hào)分類器10接收由等級(jí)總線51供給的輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)，舍棄零等級(jí)，并把非零等級(jí)按其數(shù)量序分類。輸入標(biāo)號(hào)分類器10基本上包含兩組寄存器。一組存儲(chǔ)輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)而另一組存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)的標(biāo)號(hào)碼。下文將對(duì)照?qǐng)D7描述輸入標(biāo)號(hào)分類器10的一個(gè)結(jié)構(gòu)例。
在輸入標(biāo)與分類器10完成等級(jí)和標(biāo)號(hào)碼的分類之后，每個(gè)等級(jí)寄存器31～38被初始化為零。然后，按照由此地址計(jì)數(shù)器54所供給的順序地址，輸入標(biāo)號(hào)分類器10中的輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)按其數(shù)量的升序(從小到大)輸出到等級(jí)總線51上。與此同時(shí)，相應(yīng)的標(biāo)號(hào)碼從輸入標(biāo)號(hào)分類器10輸出到標(biāo)號(hào)碼總線52上。置于標(biāo)號(hào)碼總線52上的每個(gè)標(biāo)號(hào)碼都供給位生成電路20。在位生成電路20中所生成的規(guī)則相關(guān)位組供給邏輯電路40。
如圖2中所示，規(guī)則位生成電路20包括分別針對(duì)在本實(shí)施例中假設(shè)的四十個(gè)規(guī)則之一設(shè)置的四十個(gè)子電路201～2040。子電路201包括五個(gè)標(biāo)號(hào)碼寄存器R1～R5。寄存器個(gè)數(shù)等于每個(gè)對(duì)應(yīng)規(guī)則所含輸入標(biāo)號(hào)個(gè)數(shù)。子電路201還包括比較器C1～C5，分別把經(jīng)標(biāo)號(hào)碼總線52依次供給的標(biāo)號(hào)碼與存儲(chǔ)在每個(gè)對(duì)應(yīng)的標(biāo)號(hào)碼寄存器R1～R5中的標(biāo)號(hào)碼進(jìn)行比較。每個(gè)比較器C1～C5在所比較的標(biāo)號(hào)碼相等時(shí)生成有效位“1”而在所比較的標(biāo)號(hào)碼不等時(shí)生成無(wú)效位“0”。子電路201還包括一個(gè)用來(lái)生成在從五個(gè)比較器C1～C5中每一個(gè)輸出的邏輯和的“或”門?！盎颉遍T的輸出供給邏輯電路41中的最小等級(jí)探測(cè)器。每個(gè)其他的子電路202～2040也由寄存器、比較器和一個(gè)“或”門組成，分別像子電路201中那樣工作。
圖1中所示的邏輯電路40由例如與8個(gè)輸出標(biāo)號(hào)α、β、…、θ對(duì)應(yīng)的8個(gè)邏輯子電路41、42…、48組成。每個(gè)邏輯子電路分別包括最小等級(jí)探測(cè)器410(α1～α5)、420(β1～β5)、…、(θ1～θ5)和最大等級(jí)探測(cè)器411、421、…、481。每個(gè)邏輯子電路中的最小等級(jí)探測(cè)器個(gè)數(shù)等于與對(duì)應(yīng)的輸出標(biāo)號(hào)有關(guān)的規(guī)則的最大可能個(gè)數(shù)。每個(gè)最大等級(jí)探測(cè)器411、421、…、481包括一個(gè)產(chǎn)生來(lái)自每個(gè)最小探測(cè)器的輸出信號(hào)的邏輯和的“或”門。
最小等級(jí)探測(cè)器410(α1～α5)僅當(dāng)它在由位生成電路20所供給的位流(編碼規(guī)則)中探測(cè)到第一個(gè)有效值“1”時(shí)向“或”門411的每個(gè)輸入端輸出“1”。換句話說(shuō)，即使在編碼規(guī)則中出現(xiàn)第二個(gè)或第三個(gè)有效位，最小探測(cè)器410也不輸出“1”。下文對(duì)照?qǐng)D3描述最小等級(jí)探測(cè)器410的一個(gè)結(jié)構(gòu)例。
從“或”門411收到“1”時(shí)，等級(jí)寄存器31鎖存目前在等級(jí)總線51上出現(xiàn)的輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)。因而，每個(gè)最小等級(jí)探測(cè)器410(α1～α5)有使數(shù)據(jù)寄存器31當(dāng)在規(guī)則位生成電路20中針對(duì)每個(gè)規(guī)則(α1～α5)生成第一個(gè)有效位時(shí)存儲(chǔ)最先從輸入標(biāo)號(hào)分類器10輸出的輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)的功能。由于輸入標(biāo)號(hào)的等級(jí)按數(shù)量升序出現(xiàn)在等級(jí)總線51上，帶有效位出現(xiàn)的第一個(gè)輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)是包含在對(duì)應(yīng)規(guī)則的前提中的目標(biāo)最小等級(jí)。這樣的各邏輯子電路410進(jìn)行實(shí)現(xiàn)一部分最小運(yùn)算的功能。
每個(gè)等級(jí)寄存器31、32、…、38針對(duì)每個(gè)輸出標(biāo)號(hào)(α、β、…、θ)設(shè)置。每當(dāng)從最小等級(jí)探測(cè)器收到“1”時(shí)，等級(jí)寄存器31就鎖存等級(jí)總線51上出現(xiàn)的當(dāng)前輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)以便代替先前鎖存的舊的等級(jí)。于是，當(dāng)輸入標(biāo)號(hào)分類器10完成輸出所含的所有標(biāo)號(hào)等級(jí)時(shí)，等級(jí)寄存器31保持與最后輸出“1”的最小等級(jí)探測(cè)器410對(duì)應(yīng)的最小輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)。因?yàn)槊總€(gè)輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)按等級(jí)數(shù)量升序依次出現(xiàn)在等級(jí)總線51上，存儲(chǔ)在等級(jí)寄存器31中的輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)是與對(duì)應(yīng)的輸出標(biāo)號(hào)有關(guān)的該組最小等級(jí)中最大的等級(jí)。
因而，最小等級(jí)探測(cè)器410、“或”門411和等級(jí)寄存器31進(jìn)行一部分最小-最大計(jì)算。最小-最大計(jì)算的其余部分屬于輸入標(biāo)號(hào)分類器10的功能，即首先把最小等級(jí)輸出到等級(jí)總線51上。
這樣一來(lái)，當(dāng)輸入標(biāo)號(hào)分類器10完成輸出總共16個(gè)非零等級(jí)時(shí)，每個(gè)等級(jí)寄存器保持作為對(duì)與對(duì)應(yīng)的輸出標(biāo)號(hào)有關(guān)的輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)進(jìn)行最小-最大交換結(jié)果的輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)。所得到的存儲(chǔ)在等級(jí)寄存器31～38中的標(biāo)號(hào)等級(jí)經(jīng)等級(jí)總線51傳送到下一級(jí)，在那里進(jìn)行諸如重心計(jì)算法之類的解模糊操作，以便針對(duì)每個(gè)輸出信道得到最終控制輸出。
如圖3中所示，每個(gè)最小等級(jí)探測(cè)器包括一個(gè)含有一個(gè)D型觸發(fā)器410a和一個(gè)“與”門410b的后級(jí)與一個(gè)含有兩個(gè)J-K觸發(fā)器410c和410g、一個(gè)開關(guān)電路410d及兩個(gè)邏輯門410e和410f的前級(jí)。如上所述，最小等級(jí)探測(cè)器的主要功能是分擔(dān)對(duì)已分類的輸入標(biāo)號(hào)進(jìn)行部分最小-最大操作。后級(jí)進(jìn)行微分功能以便當(dāng)“或”門410f的輸出信號(hào)從0向1轉(zhuǎn)換時(shí)在半時(shí)鐘周期內(nèi)輸出“1”。
另一方面，J-K觸發(fā)器410g和“或”門410f兩者禁止后級(jí)對(duì)不用的規(guī)則進(jìn)行微分功能。當(dāng)三種情況的任何一個(gè)出現(xiàn)時(shí)，J-K觸發(fā)器410g和“或”門兩者禁止后級(jí)進(jìn)行微分功能在分類操作期間出現(xiàn)不對(duì)對(duì)應(yīng)的規(guī)則起作用的無(wú)效輸入標(biāo)號(hào)，對(duì)規(guī)則起作用的有效輸入標(biāo)號(hào)具有零等級(jí)，或在已經(jīng)探測(cè)到第一個(gè)有效位之后，即針對(duì)一個(gè)規(guī)則已經(jīng)探測(cè)到最小等級(jí)則應(yīng)禁止其他位。
向“或非”門410e的一個(gè)輸入端供給一個(gè)信號(hào)，該信號(hào)指示輸入標(biāo)號(hào)分類器是處于分類操作(“0”)還是輸出操作(“1”)?！盎蚍恰遍T410e的另一輸入端從有效標(biāo)志信號(hào)線53接收一個(gè)信號(hào)，該信號(hào)指示所存儲(chǔ)的輸入標(biāo)號(hào)的等級(jí)是零(“0”)還是非零(“1”)。
在輸入標(biāo)號(hào)分類器10開始它對(duì)輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)的分類操作之前，一具預(yù)置信號(hào)把J-K觸發(fā)器410g初始化成“1”態(tài)并把J-K觸發(fā)器410c初始化成“0”態(tài)?！盎颉遍T410f的輸出變?yōu)椤?”。然后輸入標(biāo)號(hào)分類器10開始分類操作。而位生成電路20被出現(xiàn)在標(biāo)號(hào)碼總線52上的標(biāo)號(hào)碼訪問(wèn)。在分類操作期間，“或非”門410e的一個(gè)輸入端如上所述保持為“0”。
如果“或非”門410e的另一個(gè)輸入端收到“0”其指示出現(xiàn)在等級(jí)總線51上的輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)為非零等級(jí)，則“或非”門410e輸出“1”而開關(guān)切換到圖3中虛線所示的狀態(tài)。在此狀態(tài)下如果輸入端IN收到一個(gè)出現(xiàn)在編碼規(guī)則中的有效位“1”，則J-K觸發(fā)器410g從原始態(tài)“1”轉(zhuǎn)換到“0”。然后“或”門410f的輸出從“1”變?yōu)椤?”。另一方面，如果“或非”門410e的另一個(gè)輸入端收到指示零等級(jí)的“1”，而輸入端IN收到一個(gè)有效位“1”，則“或非”門410e輸出“0”，使開關(guān)410d切換到圖3中實(shí)線所示的狀態(tài)。結(jié)果J-K觸發(fā)器410c從原始態(tài)“0”切換到“1”。然后“或”門410f的輸出變成“1。這樣一來(lái)，當(dāng)對(duì)輸入指令等級(jí)的分類操作完成時(shí)，如果對(duì)于包括在相關(guān)的編碼規(guī)則中的每一個(gè)有效位“1”來(lái)說(shuō)每個(gè)輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)都不為零，則“或”門410f的輸出為“0”，否則它保持于原始態(tài)“1”。就是說(shuō)，“或”門410f的輸出態(tài)“1”在兩種情況的任何一個(gè)下提供包括在編碼規(guī)則中的任何一個(gè)輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)為零，或在編碼規(guī)則中沒(méi)有出現(xiàn)有效位“1”。
在輸入標(biāo)號(hào)分類器10開始它對(duì)所分類的輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)連同相關(guān)的標(biāo)號(hào)碼的輸出操作之后，“或非”門410e的輸入收到“1”而開關(guān)410d切換到圖3中實(shí)線所示的狀態(tài)，在規(guī)則位生成電路20中生成的規(guī)則有效/無(wú)效位經(jīng)開關(guān)410d供給J-K觸發(fā)器的J輸入端。如果J-K觸發(fā)器410c和410g兩者都處于“0”態(tài)，則D型觸發(fā)器410a的Q輸出保持“0”。因而一個(gè)“0”供給“與”門410b的反相輸入端，使它當(dāng)有效/無(wú)效位第一次切換成“1”時(shí)在半個(gè)時(shí)鐘周期里經(jīng)輸出端OUT輸出“1”。結(jié)果，等級(jí)寄存器31鎖存等級(jí)總線51上的當(dāng)前輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)。
另一方面，如果當(dāng)?shù)燃?jí)分類器10開始它對(duì)所分類的輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)的輸出操作時(shí)J-K觸發(fā)器410c或410g處于“1”態(tài)，則“與”門410b的反相輸入端上的“1”信號(hào)把輸出端OUT保持為“0”。就是說(shuō)，禁止對(duì)輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)的鎖存。這樣一來(lái)，在兩種情況的任何一個(gè)下禁止最小等級(jí)探測(cè)器410進(jìn)行最小計(jì)算包括在對(duì)應(yīng)編碼規(guī)則的前提中的任何一個(gè)輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)為零或者編碼規(guī)則是個(gè)在其前提中沒(méi)有輸入標(biāo)號(hào)的無(wú)用規(guī)則。出于以下理由需要該禁止功能。
根據(jù)第一條理由，雖然輸入標(biāo)號(hào)分類器10舍棄零等級(jí)輸入標(biāo)號(hào)，但最小-最大操作的原理基本上不允許這樣簡(jiǎn)單刪除零等級(jí)。就是說(shuō)，最小-最大操作的原理要求即使對(duì)零等級(jí)也像非零等級(jí)一樣操作，以便從零等級(jí)得到零結(jié)果。零等級(jí)的簡(jiǎn)單刪除可能由于探測(cè)最小非零等級(jí)而引起不正確的結(jié)果。通過(guò)禁止繼續(xù)執(zhí)行最小操作，等級(jí)寄存器保持原來(lái)的“0”態(tài)，這意味著鎖存零等級(jí)。
根據(jù)第二條理由，如果包括在一個(gè)輸出標(biāo)號(hào)中的任何一個(gè)規(guī)則被證明不包括時(shí)更好一些，則它必須從最小-最大操作中剔除。作為無(wú)用規(guī)則的一個(gè)標(biāo)識(shí)符，增加了J-K觸發(fā)器410g。
接下來(lái)，在最小-最大操作完成時(shí)，每個(gè)等級(jí)寄存器，例如每輸出信道八個(gè)等級(jí)寄存器中的每一個(gè)作為結(jié)果保持非零等級(jí)。每輸出信道的這些最多八個(gè)輸出標(biāo)號(hào)等級(jí)被傳送到后級(jí)，一個(gè)解模糊器，以便用于MAX解模糊操作。為了縮短解模糊操作為執(zhí)行時(shí)間，輸出的每個(gè)全隸屬函數(shù)被對(duì)應(yīng)的單元素集數(shù)據(jù)所取代，這些數(shù)據(jù)包括一個(gè)立在對(duì)應(yīng)的隸屬函數(shù)的重心位置上的單位長(zhǎng)度的豎直線。每個(gè)單位長(zhǎng)度單元素集數(shù)據(jù)截取成具有由相關(guān)的輸出標(biāo)號(hào)等級(jí)的數(shù)量所定義的長(zhǎng)度。
按照申請(qǐng)人在1992年10月7日提出的申請(qǐng)?zhí)枮?-293698的待決日本專利申請(qǐng)“用于模糊推理的解模糊方法”，公開了一種用來(lái)縮短計(jì)算時(shí)間的近似方法。該近似方法僅用兩個(gè)最大高度單元素集數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算重心，而不用由MAX解模糊所處理的所有單元素集數(shù)據(jù)。對(duì)于這種近似方法，如果從八個(gè)等級(jí)寄存器31至38中事先選擇兩個(gè)最大輸出標(biāo)號(hào)等級(jí)，則它非常方便。按照本發(fā)明的另一實(shí)施例，用來(lái)選擇最大兩個(gè)輸出標(biāo)號(hào)等級(jí)的一個(gè)電路例示于圖4。
圖1的八個(gè)等級(jí)寄存器31至38在圖4所示的選擇鎖存電路中被某些元件所取代。在圖4中使用相同的參考號(hào)來(lái)指示與圖1所示相同的元件。選擇鎖存電路包括一組級(jí)聯(lián)的三個(gè)等級(jí)寄存器111至113，一組同樣級(jí)聯(lián)的三個(gè)標(biāo)號(hào)寄存器121至123，一個(gè)探測(cè)存儲(chǔ)在每個(gè)寄存器的兩個(gè)等級(jí)之間的匹配的等級(jí)匹配探測(cè)器114，一個(gè)探測(cè)存儲(chǔ)在每個(gè)寄存器中的兩個(gè)標(biāo)號(hào)之間的匹配的標(biāo)號(hào)匹配探測(cè)器124。
“或”門411至481的輸出直接連接于輸出標(biāo)號(hào)寄存器121，同時(shí)它們的邏輯和經(jīng)“或”門131供給D型觸發(fā)器132的輸入端。當(dāng)“或”門411至481中任何一個(gè)輸出“1”時(shí)，D型觸發(fā)器132置為“1”。出現(xiàn)在等級(jí)總線51上的當(dāng)前等級(jí)總被等級(jí)寄存器111鎖存，“或”門411至481的輸出總被輸出標(biāo)號(hào)寄存器121同時(shí)鎖存。“輸出標(biāo)號(hào)碼”用來(lái)指示與按“1”的位單元存儲(chǔ)在等級(jí)寄存器111中的當(dāng)前等級(jí)有關(guān)的輸出標(biāo)號(hào)。存儲(chǔ)在等級(jí)寄存器111中的等級(jí)由比較器114與等級(jí)寄存器112的內(nèi)容相比較，同時(shí)存儲(chǔ)在寄存器121中的輸出標(biāo)號(hào)碼由比較器124與寄存器122的內(nèi)容相比較。
情況A標(biāo)號(hào)寄存器121的內(nèi)容與標(biāo)號(hào)寄存器122的內(nèi)容不匹配(不同的輸出標(biāo)號(hào))而等級(jí)寄存器111的內(nèi)容與等級(jí)寄存器112的內(nèi)容不匹配(不同的等級(jí))。
等級(jí)寄存器112的內(nèi)容傳送到等級(jí)寄存器113而等級(jí)寄存器111的內(nèi)容傳送到等級(jí)寄存器112。同時(shí)，標(biāo)號(hào)寄存器122的內(nèi)容和標(biāo)號(hào)寄存器121的反相內(nèi)容相“與”然后經(jīng)開關(guān)127和“與”門128傳送到標(biāo)號(hào)寄存器123，同時(shí)標(biāo)號(hào)寄存器121的內(nèi)容經(jīng)“或”門126傳送到標(biāo)號(hào)寄存器122。
情況B標(biāo)號(hào)寄存器121的內(nèi)容與標(biāo)號(hào)寄存器122的內(nèi)容不匹配(不同的輸出標(biāo)號(hào))但等級(jí)寄存器111的內(nèi)容與等級(jí)寄存器112的內(nèi)容匹配(相同的等級(jí))。
標(biāo)號(hào)寄存器122的內(nèi)容和標(biāo)號(hào)寄存器121的反相內(nèi)容相“與”然后經(jīng)開關(guān)127和“與”門128傳送到標(biāo)號(hào)寄存器123，同時(shí)標(biāo)號(hào)寄存器121的內(nèi)容和標(biāo)號(hào)寄存器122的內(nèi)容相“或”然后經(jīng)“或”門126傳送到標(biāo)號(hào)寄存器122。
情況C標(biāo)號(hào)寄存器121的內(nèi)容與標(biāo)號(hào)寄存器122的內(nèi)容匹配(相同的輸出標(biāo)號(hào))但等級(jí)寄存器111的內(nèi)容與等級(jí)寄存器112的內(nèi)容不匹配(不同的等級(jí))。
等級(jí)寄存器111的內(nèi)容傳送到等級(jí)寄存器112。
情況D標(biāo)號(hào)寄存器121的內(nèi)容與標(biāo)號(hào)寄存器122的內(nèi)容匹配(相同的輸出標(biāo)號(hào))而等級(jí)寄存器111的內(nèi)容與等級(jí)寄存器112的內(nèi)容匹配(相同的等級(jí))。
在這種情況下沒(méi)有動(dòng)作發(fā)生。
在情況A中，出現(xiàn)在等級(jí)總線51上的新的最大等級(jí)被鎖存在等級(jí)寄存器111中而老的最大等級(jí)作為新的第二大等級(jí)從等級(jí)寄存器112傳送到等級(jí)寄存器113，同時(shí)等級(jí)寄存器111的內(nèi)容作為新的最大等級(jí)傳送到等級(jí)寄存器112。因此，等級(jí)寄存器112鎖存出現(xiàn)在等級(jí)總線51上的最大等級(jí)而等級(jí)寄存器113鎖存出現(xiàn)在等級(jí)總線51上的第二大等級(jí)。標(biāo)號(hào)寄存器122和123鎖存分別與最大和第二大等級(jí)對(duì)應(yīng)的標(biāo)號(hào)。通過(guò)把標(biāo)號(hào)寄存器122的內(nèi)容和標(biāo)號(hào)寄存器123的反相內(nèi)容相“與”然后傳送到標(biāo)號(hào)寄存器123可以禁止在標(biāo)號(hào)寄存器122和123兩者中存儲(chǔ)恒等標(biāo)號(hào)。每個(gè)寄存器的內(nèi)容傳送到下一級(jí)解模糊器以得到最終輸出數(shù)據(jù)。
圖5畫出表示按照本發(fā)明的另一實(shí)施例的械糊推理最小-最大計(jì)算電路的方塊圖。圖5中所示的帶有與圖1中相同的參考號(hào)的元件與圖1中對(duì)應(yīng)的元件相同，因而這里不再解釋。
在此實(shí)施例中，因輸入標(biāo)號(hào)分類器10完成輸入標(biāo)號(hào)的分類之后，地址計(jì)數(shù)器54按對(duì)應(yīng)等級(jí)數(shù)量的降序(從大到小)向地址總線55上輸出地址。所分類的輸入等級(jí)在分類器10中的位置稱為具體輸入標(biāo)號(hào)的“類指針”。與在規(guī)則位生成電路20中生成的各自編碼規(guī)則位對(duì)應(yīng)的每個(gè)最小等級(jí)探測(cè)器510、520包括一個(gè)寄存器，該寄存器只要探測(cè)到作為由規(guī)則位生成電路20供給的規(guī)則相關(guān)位組之一的編碼規(guī)則位中的一個(gè)有效位，就鎖存來(lái)自總線55的當(dāng)前類指針。
結(jié)果，最小等級(jí)探測(cè)器510鎖存對(duì)應(yīng)著與最后有效位同時(shí)出現(xiàn)的最小等級(jí)的最后類指針。與輸出標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)的每個(gè)最大等級(jí)探測(cè)器511、521包括一個(gè)寄存器，該寄存器在已經(jīng)存儲(chǔ)于最小探測(cè)器510、520中的最小類指針中間選擇并鎖存最大指針。
在輸入標(biāo)號(hào)分類器10完成春輸出操作之后，存儲(chǔ)于最大等級(jí)探測(cè)器組511、521中的類指針作為輸入標(biāo)號(hào)分類器10的讀出地址向總線55上依次輸出。結(jié)果，作為針對(duì)輸出標(biāo)號(hào)的最小-最大操作的結(jié)果在等級(jí)總線51上輸出適當(dāng)?shù)妮斎霕?biāo)號(hào)等級(jí)。
連接于每個(gè)最小探測(cè)器510、520的“與”門和觸發(fā)器兩者都是為了對(duì)零等級(jí)的異常處理而增設(shè)的。如果在由輸入標(biāo)號(hào)分類器10重新排列操作期間出現(xiàn)一個(gè)有效零等級(jí)，對(duì)應(yīng)的“與”門輸出“高”電平來(lái)置位相接的觸發(fā)器。最小探測(cè)器在其觸發(fā)器被置位時(shí)被禁止鎖存類指針并且以后被從最大比較操作中排斥。
圖6是表示按本發(fā)明的另一實(shí)施例提供的圖1和圖5中的規(guī)則位生成電路的方塊圖。此規(guī)則位生成電路可以像上面對(duì)照?qǐng)D13所述那樣生成規(guī)則相關(guān)位組。五個(gè)規(guī)則碼存儲(chǔ)器211至215中每一個(gè)存儲(chǔ)規(guī)則碼，以便按其七十二個(gè)地址的每一個(gè)互相判別七十二個(gè)規(guī)則。每個(gè)規(guī)則碼由六位二進(jìn)制數(shù)據(jù)組成，以便指示最多五個(gè)在其前提中有對(duì)應(yīng)的輸入標(biāo)號(hào)的規(guī)則。例如，在圖13所示的情況下，每個(gè)規(guī)則碼存儲(chǔ)器211、212、…、215分別在由輸入標(biāo)號(hào)A的標(biāo)號(hào)碼確定地址的單元中存儲(chǔ)用來(lái)判別每個(gè)規(guī)則α1、α2、ε1、ζ1、η3的每個(gè)規(guī)則碼。每個(gè)規(guī)則碼存儲(chǔ)器211、212、…、215還分別在由輸入標(biāo)號(hào)B的標(biāo)號(hào)碼確定地址的單元中存儲(chǔ)用來(lái)判別每個(gè)規(guī)則α1、α2、ε1、ζ1、η3的每個(gè)規(guī)則碼。假設(shè)規(guī)則總數(shù)為40，而且每個(gè)規(guī)則碼中的一個(gè)三位部分用來(lái)判別八個(gè)輸出標(biāo)號(hào)α至θ之一，同時(shí)每個(gè)規(guī)則碼中的另一個(gè)三位部分用來(lái)判別可包括在每個(gè)輸出標(biāo)號(hào)中的最多五個(gè)規(guī)則之一。
從規(guī)則碼存儲(chǔ)器211至215讀出的規(guī)則碼供給譯碼器221至225以便轉(zhuǎn)換成四十位的排列。四十位中的每一個(gè)分配給與四十個(gè)規(guī)則中的每一個(gè)對(duì)應(yīng)排列的四十個(gè)“或”門中每一個(gè)的五個(gè)輸入端之一，以便分別輸出四十個(gè)有效/無(wú)效位R1至R40的規(guī)則相關(guān)位組。
圖7是表示圖1所示的數(shù)據(jù)分類電路10的詳細(xì)方塊圖。數(shù)據(jù)分類電路包括一個(gè)傳送從上一等級(jí)估計(jì)器(未畫出)輸出的輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)等級(jí)總線1，一個(gè)傳送與同時(shí)出現(xiàn)在等級(jí)總線1上的等級(jí)相關(guān)的輸入標(biāo)號(hào)(碼)的標(biāo)號(hào)總線2，以及一個(gè)寫入啟動(dòng)(WE)信號(hào)線3，僅當(dāng)數(shù)據(jù)總線上的輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)非零時(shí)該信號(hào)線上才出現(xiàn)邏輯高電平信號(hào)。
數(shù)據(jù)分類電路還包括各在其輸入端有個(gè)2輸入選擇器的一組級(jí)聯(lián)寄存器11、12、13、…和21、22、23、…及分別控制其相關(guān)選擇器的選擇操作的一組級(jí)聯(lián)選擇控制器31，32，33。
更確切地說(shuō)，寄存器11、12、13、…中的每一個(gè)包括一個(gè)等級(jí)寄存器GR和一個(gè)設(shè)在等級(jí)寄存器GR輸入端的2輸入等級(jí)選擇器GS。等級(jí)選擇器GS的一個(gè)輸入端A連接于等級(jí)總線1而另一個(gè)輸入端B連接于上一級(jí)等級(jí)寄存器GR的輸出端。等級(jí)選擇器GS的輸出端連接于其相關(guān)的等級(jí)寄存器GR。
每個(gè)寄存器21、22、23、…包括一個(gè)標(biāo)號(hào)寄存器LR和一個(gè)設(shè)在標(biāo)號(hào)寄存器LR輸入端的2輸入標(biāo)號(hào)選擇器LS。標(biāo)號(hào)選擇器LS的一個(gè)輸入端A連接于標(biāo)號(hào)總線3而另一個(gè)輸入端B連接于上一級(jí)標(biāo)號(hào)寄存器LR的輸出端。標(biāo)號(hào)選擇器LS的輸出端連接于其相關(guān)的標(biāo)號(hào)寄存器LR。
數(shù)據(jù)分類電路還包括一組級(jí)聯(lián)選擇控制器31、32、33、…，其中每一個(gè)都連接于其相關(guān)的等級(jí)選擇器GS與標(biāo)號(hào)選擇器LS之間。每個(gè)選擇控制器包括一個(gè)在存儲(chǔ)于其相關(guān)的等級(jí)寄存器GR中的等級(jí)Di與出現(xiàn)在等級(jí)總線1上的數(shù)據(jù)DD之間進(jìn)行數(shù)量比較的比較器CMP，一個(gè)存儲(chǔ)比較器CMP的比較結(jié)果的D型觸發(fā)器FF，以及一個(gè)包括一對(duì)“與”門A1和A2的邏輯電路。當(dāng)DD≤Di時(shí)屬于每級(jí)控制器的比較器CMP向觸發(fā)器FF輸出高電平。
在輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)出現(xiàn)在等級(jí)總線1上之前，每級(jí)寄存器11、12、13、…的等級(jí)寄存器GR被由信號(hào)線RST供給的復(fù)位信號(hào)初始化成原始值。如果輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)有8位字長(zhǎng)，則原始值可以是〔FF〕H。
在使等級(jí)寄存器GR復(fù)位后，在上一級(jí)里的一個(gè)等級(jí)估計(jì)器(未畫出)依次向等級(jí)總線1上輸出輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)并向標(biāo)號(hào)總線3上輸出其相關(guān)的輸入標(biāo)號(hào)碼。僅當(dāng)出現(xiàn)在等級(jí)總線1上的當(dāng)前等級(jí)是具有非零值的有效數(shù)據(jù)時(shí)，等級(jí)估計(jì)器還向線2上輸出一個(gè)允許鎖存當(dāng)前出現(xiàn)的等級(jí)的寫入啟動(dòng)信號(hào)(WE)。
當(dāng)在時(shí)鐘信號(hào)(未畫出)升沿定時(shí)里在等級(jí)總線1上出現(xiàn)第一個(gè)非零等級(jí)DD1時(shí)，每個(gè)選擇控制器31、32、33、…中的比較器CMP把等級(jí)DD1與存儲(chǔ)在其相關(guān)的等級(jí)寄存器GR中的等級(jí)Di(＝FF)相比較。由于DD1小于所儲(chǔ)存的原始值〔FF〕，每級(jí)中的比較器CMP輸出高電平信號(hào)。每級(jí)中的D型觸發(fā)器FF在時(shí)鐘信號(hào)降沿定時(shí)里鎖存高電平信號(hào)，向信號(hào)線S2上輸出高電平以便通知下一級(jí)它本級(jí)的比較結(jié)果是DD1≤Di。
在除第一級(jí)選擇控制器之外的每個(gè)選擇控制器里，上述信號(hào)S2由邏輯電路A1和A2作為信號(hào)S1接收。第一級(jí)選擇控制順31在信號(hào)線S1上收到恒低電平信號(hào)，因?yàn)闆](méi)有上一級(jí)。
因而，在比較結(jié)果DD1≤Di的情況下，第一級(jí)“與”門A1和A2的輸出分別為H和L。收到組合(H，L)的相關(guān)的等級(jí)選擇器GS在時(shí)鐘信號(hào)升沿把等級(jí)總線1連接于其相關(guān)的等級(jí)寄存器，于是出現(xiàn)在等級(jí)總線1上的第一等級(jí)DD1傳送到第一級(jí)等級(jí)寄存器GR。
另一方面，在每個(gè)第二級(jí)及以后的選擇控制器32、33、34、…中“與”門A1和A2分別輸出“低”和“高”，因?yàn)閬?lái)自上一級(jí)的高電平信號(hào)存在于信號(hào)線S1上。收到組合(L，H)的相關(guān)的等級(jí)選擇器GS在時(shí)鐘信號(hào)的降沿把上一等級(jí)寄存器GR連接于其相關(guān)的等級(jí)寄存器GR。于是，存儲(chǔ)在每個(gè)上一寄存器11、12、13、…中的原始值〔FF〕向下一寄存器12、13、14、…移出。
當(dāng)?shù)诙€(gè)非零等級(jí)DD2出現(xiàn)在等級(jí)總線1上時(shí)，根據(jù)DD2與DD1之間的比較結(jié)果發(fā)生兩種不同的數(shù)據(jù)傳送操作中的一種。下面先描述DD2≤DD1的情況。
第一級(jí)選擇控制器31把新的等級(jí)DD2與存儲(chǔ)在其相關(guān)等級(jí)寄存器GR中的等級(jí)DD1相比較。在這種情況下，DD2≤DD1的事實(shí)引起相關(guān)的等級(jí)選擇器GS進(jìn)行與DD1的情況類似的操作，新的等級(jí)DD2在時(shí)鐘信號(hào)的降沿存儲(chǔ)在寄存器11的等級(jí)寄存器GR中。
在每個(gè)第二級(jí)及以后的選擇控制器32、33、34、…中“與”門A1和A2分別輸出(L，H)。于是數(shù)據(jù)DD1和存儲(chǔ)在等級(jí)寄存器GR11、12、13、…中的原始值〔FF〕在時(shí)鐘信號(hào)的降沿以與存儲(chǔ)DD1的情況類似的方式分別移向下一寄存器。
結(jié)果，寄存器11的第一級(jí)等級(jí)寄存器GR存儲(chǔ)等級(jí)DD2，而寄存器12的第二級(jí)等級(jí)寄存器GR存儲(chǔ)等級(jí)DD1。寄存器13、14、…的第三級(jí)及以后的等級(jí)寄存器GR存儲(chǔ)原始值〔FF〕。
接下來(lái)，DD2＞DD1的情況描述如下。在這種情況下，選擇控制器31中的第一級(jí)比較器CMP輸出低電平信號(hào)而“與”門A1和A2的輸出組合變?yōu)?L，H)。寄存器11的第一級(jí)等級(jí)選擇器GS不把任何輸入端A或B連接于其相關(guān)的等級(jí)寄存器GR。于是，寄存器11的等一級(jí)等級(jí)寄存器GR保留先前存儲(chǔ)的等級(jí)DD1。
與此同時(shí)，選擇控制器32中的第二級(jí)比較器CMP輸出高電平因?yàn)槠湎嚓P(guān)的等級(jí)寄存器保持最大值〔FF〕。另一方面，第一級(jí)選擇控制器31的比較結(jié)果在信號(hào)線S2上輸出低電平。于是第二級(jí)“與”門A1和A2的組合變?yōu)?H，L)。寄存器12的第二級(jí)等級(jí)選擇器GS把等級(jí)總線1連接于其相關(guān)的等級(jí)寄存器GR。結(jié)果，第二級(jí)等級(jí)寄存器GR存儲(chǔ)當(dāng)前等級(jí)DD2(＞DD1)。
在第三級(jí)及以后各級(jí)里，選擇控制器33、34、…的比較結(jié)果為高電平而上一級(jí)的比較結(jié)果也是高電平。于是，“與”門A1和A2的組合變?yōu)?L，H)。結(jié)果，寄存器13，14、…收到從上一寄存器12、13、…移出的原始值〔FF〕。
如上所述，寄存器11的第一級(jí)等級(jí)寄存器GR存儲(chǔ)等級(jí)DD1和DD2中較小的一個(gè)。較大的一個(gè)存儲(chǔ)在寄存器12的第二級(jí)等級(jí)寄存器GR中。
上面描述的數(shù)據(jù)傳送操作總結(jié)如下A.第一級(jí)選擇控制器A1)如果當(dāng)前等級(jí)等于或小于已經(jīng)存儲(chǔ)在相關(guān)等級(jí)寄存器中的等級(jí)，則從等級(jí)總線1向其相關(guān)等級(jí)寄存器傳送當(dāng)前出現(xiàn)的等級(jí);或者A2)如果等級(jí)總線1上的當(dāng)前等級(jí)大于已經(jīng)存儲(chǔ)在相關(guān)等級(jí)寄存器中的等級(jí)，則不向相關(guān)等級(jí)寄存器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。
B.每個(gè)第二級(jí)及以后的選擇控制器B1)如果出現(xiàn)在等級(jí)總線1上的當(dāng)前等級(jí)等于或小于其相關(guān)的和上一個(gè)等級(jí)寄存器中所存儲(chǔ)的等級(jí)，則把上一個(gè)等級(jí)寄存器中所存儲(chǔ)的等級(jí)移向其相關(guān)的等級(jí)寄存器;
B2)如果當(dāng)前等級(jí)大于上一級(jí)等級(jí)寄存器中所存儲(chǔ)的等級(jí)但等于或小于其相關(guān)級(jí)的等級(jí)寄存器中所存儲(chǔ)的等級(jí)，則把當(dāng)前出現(xiàn)的等級(jí)從等級(jí)總線1向其相關(guān)的等級(jí)寄存器傳送;或者B3)如果出現(xiàn)在等級(jí)總線1上的當(dāng)前等級(jí)大于相關(guān)的等級(jí)寄存器中所存儲(chǔ)的等級(jí)，則不進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送而保留先前存儲(chǔ)在相關(guān)級(jí)等級(jí)寄存器中的等級(jí)。
如果包含在模糊推理的輸入數(shù)據(jù)信道中的輸入標(biāo)號(hào)的隸屬函數(shù)定義成僅有相鄰的兩個(gè)隸屬函數(shù)能互相交叉，則從每個(gè)輸入數(shù)據(jù)信道最多能輸出兩個(gè)非零等級(jí)。因而，通過(guò)把寄存器的級(jí)數(shù)選成等于輸入數(shù)據(jù)信道數(shù)的兩倍，所有非零等級(jí)都能存入等級(jí)寄存器GR。
如上所述，零等級(jí)被特殊處理以便提高處理速度和減小硬件容量。然而，可以采用一個(gè)大于零的閾值以便對(duì)小于閾值的等級(jí)作特殊處理。圖5中的實(shí)施例表明按等級(jí)數(shù)量的降序輸出類別指針(入口地址)。然而，本發(fā)明中可能含有另一項(xiàng)明顯的修改。例如，輸入標(biāo)號(hào)分類器10可能按其數(shù)量的降序輸出輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)本身。這時(shí)每個(gè)最大等級(jí)探測(cè)器511、521能從最小等級(jí)組中探測(cè)出最大等級(jí)。在圖1中所示的實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)每個(gè)輸出信道設(shè)置帶有多個(gè)邏輯電路40的每個(gè)最大等級(jí)探測(cè)器。然而，可以采用另一種體系結(jié)構(gòu)，其中可能以分時(shí)方式把單邏輯電路和/或單最大等級(jí)探測(cè)器用于多輸出標(biāo)號(hào)/信道以減小硬件容量。
權(quán)利要求
1.在包括一組含有作為前提的輸入標(biāo)號(hào)和作為結(jié)論的輸出標(biāo)號(hào)的模糊規(guī)則的模糊推理系統(tǒng)中，一種用來(lái)對(duì)輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)執(zhí)行最小-最大計(jì)算的最小-最大計(jì)算電路包括；一個(gè)用來(lái)生成編碼規(guī)則的規(guī)則位生成裝置，每個(gè)所述編碼規(guī)則包括一組有效/無(wú)效位，其中每一個(gè)代表對(duì)應(yīng)的輸入標(biāo)號(hào)是否被包括在每個(gè)所述規(guī)則的前提中；一個(gè)用來(lái)根據(jù)等級(jí)的數(shù)量序?qū)⒌燃?jí)和它的標(biāo)號(hào)碼分類，并按等級(jí)的數(shù)量序向所述位生成裝置提供已分類的輸入標(biāo)號(hào)碼以便生成與每個(gè)所提供輸入標(biāo)號(hào)有關(guān)的位流的輸入標(biāo)號(hào)存儲(chǔ)裝置；用來(lái)根據(jù)在每個(gè)所述編碼規(guī)則中最先和最后出現(xiàn)的有效位，針對(duì)每個(gè)規(guī)則探測(cè)最小等級(jí)的最小等級(jí)探測(cè)裝置，所述編碼規(guī)則是在所述規(guī)則位生成裝置中按等級(jí)的數(shù)量序生成的；以及用來(lái)從一組與所述每個(gè)輸入標(biāo)號(hào)有關(guān)的所探測(cè)最小等級(jí)中探測(cè)最大等級(jí)的最大等級(jí)探測(cè)裝置。
2.按照權(quán)利要求1的一種最小-最大計(jì)算電路，其中僅具有大于預(yù)定閾值的等級(jí)的輸入標(biāo)號(hào)被所述輸入標(biāo)號(hào)分類裝置分類。
3.按照權(quán)利要求1的一種最小-最大計(jì)算電路，其中按升序?qū)λ龇诸惖妮斎霕?biāo)號(hào)進(jìn)行最小和最大等級(jí)探測(cè)。
4.按照權(quán)利要求1的一種最小-最大計(jì)算電路，其中按降序?qū)λ龇诸惖妮斎霕?biāo)號(hào)進(jìn)行最小和最大等級(jí)探測(cè)。
5.按照權(quán)利要求1的一種最小-最大計(jì)算電路，其中在所述規(guī)則位生成裝置中生成的所述編碼規(guī)則構(gòu)成一個(gè)位矩陣，該矩陣的每行位流代表哪些輸入標(biāo)號(hào)包括在與該行對(duì)應(yīng)的規(guī)則中，而該矩陣的每列位流代表哪些輸出標(biāo)號(hào)與該列所對(duì)應(yīng)的輸入標(biāo)號(hào)有關(guān)。
全文摘要
在包括一組含有作為前提的輸入標(biāo)號(hào)的模糊規(guī)則的模糊推理系統(tǒng)中，對(duì)輸入標(biāo)號(hào)等級(jí)執(zhí)行最小-最大計(jì)算的最小-最大計(jì)算電路，包括按其數(shù)量序?qū)λ休斎霕?biāo)號(hào)等級(jí)分類的輸入標(biāo)號(hào)分類器(10)；生成編碼規(guī)則的規(guī)則位生成裝置(20)，每個(gè)編碼規(guī)則包含一組分別代表對(duì)應(yīng)的輸入標(biāo)號(hào)是否包括在每個(gè)規(guī)則的前提中的有效/無(wú)效位；以及按等級(jí)的數(shù)量序?qū)斎霕?biāo)號(hào)等級(jí)執(zhí)行最小-最大計(jì)算的最小-最大計(jì)算邏輯電路(30、40)。
文檔編號(hào)G06N7/04GK1096109SQ9410379
公開日1994年12月7日 申請(qǐng)日期1994年3月30日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月31日
發(fā)明者太田謙, 威廉·C·阿奇博爾德 申請(qǐng)人:莫托羅拉公司