專利名稱：產(chǎn)生模糊推論法則歸屬度的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及模糊推論法則歸屬度計算法，更具體地講，涉及應(yīng)用于成本低、體積小、速率高的電器產(chǎn)品的模糊推理法則歸屬度計算法，這些電器產(chǎn)品內(nèi)的微處理系統(tǒng)(μP)根據(jù)模糊推理(Fuzzy)法則中采用斜率法計算歸屬度的計算法則，將輸入微處理系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)與其內(nèi)部設(shè)定的模糊推理數(shù)據(jù)庫座標值做一斜率距離的比值，該比值即為歸屬度的加權(quán)值，能實達簡化電路的目的。
過去，模糊推理主要是應(yīng)用于工業(yè)界自動化機械設(shè)備的人工化控制，發(fā)展至今，已普及到家電產(chǎn)品上的應(yīng)用，其主要是利用了數(shù)字化信息傳輸?shù)谋憷约安灰资д娴奶匦远鴮?shù)字信息予以連續(xù)、階梯處理，其中尤以空調(diào)機的溫度控制最為突出，其內(nèi)部精密、復(fù)雜的微處理系統(tǒng)電路皆是為了執(zhí)行模糊推論運算法則而設(shè)置的。因此，如何算出模糊推論法則歸屬度的加權(quán)值便是整個模糊推理實施中的首要程序，而已獲批準的發(fā)明專利不在少數(shù)，如臺灣公告第174063號的(模糊推論演算裝置)、公告第219400號的(可縮短處理時間之模糊推論法則記意區(qū)分配方法)等，上述二發(fā)明皆是針對模糊推理的計算精密度與執(zhí)行速度而設(shè)置復(fù)雜的電路設(shè)計以尋求最佳歸屬度，因此其成本往往偏高，生產(chǎn)、制造較困難，對于講究低成本、單功能、高效率的電器產(chǎn)品而言，便失去其市場競爭性。
本發(fā)明的主要目的在于僅需采取減法及除法的運算法則即可快速計算出該斜率以獲取歸屬度，同時也根據(jù)微處理系統(tǒng)的字長小(Word)而設(shè)定模糊推理數(shù)據(jù)信息庫(Fuzzy Database)，當欲計算出歸屬度時，即由該模糊推理數(shù)據(jù)信息庫提供橫軸二座標值與微處理系統(tǒng)外部輸入信息所代表的橫軸座標值的變量距離比值，即可計算的是歸屬度的加權(quán)值。
本發(fā)明的再一目的在于應(yīng)用于低成本、單功能、高效率的電器產(chǎn)品，以利于提高其市場競爭性。
本發(fā)明的又一目的在于利用減法及除法的運算法則簡化模糊推理法則中計算歸屬度的加權(quán)值，從而達到縮小電路面積、降低使用微處理系統(tǒng)的存貯器空間的目的。
根據(jù)以上的目的提供一種產(chǎn)生模糊推理法則歸屬度的方法，其包含下列步驟①從第一存貯區(qū)中讀取第一橫座標值及第二橫座標值，其中第一橫座標值大于第二橫座標值；②第一橫座標值減去第二橫座標值，得到第一差值；③輸入變數(shù)值資料，將該輸入資料設(shè)為第三橫座標值，該第三橫座標值介于第一、第二橫座標值之間；④第三橫座標值減去第二橫座標值得到第二差值；⑤轉(zhuǎn)換第二差值為分子存貯區(qū)信息，以表示滿刻度歸屬度，加“1”再乘以第二差值；⑥分子記憶區(qū)信息減去第二差值得到第三差值；⑦將第三差值除以第一差值得到相應(yīng)于第三橫座標值的歸屬度加權(quán)值。
第1圖為單斜率直線的歸屬函數(shù)圖。
第2圖為梯形的歸屬函數(shù)圖。
第3圖本發(fā)明的實施方塊圖。
第4圖本發(fā)明的存貯運算實施例。
第5圖是本發(fā)明的流程圖。
圖中的參照號數(shù)意義如下101 模糊推理信息庫102 座標值103 座標值104 減法裝置105 輸入變量值(X)106 減去裝置107 存貯裝置108 存貯裝置109 存貯裝置110 減法裝置111 除法裝置112 判斷裝置Y輸出資料(Degree of membership)本發(fā)明主要是利用減法及除法的運算法則簡化模糊推理法則中計算歸屬度的加權(quán)值，從而達到縮小電路面積、降低使用微處理系統(tǒng)的存貯器空間、提高計算效率與降低成本的目的。
如第1圖所示，它是單斜率為正的直線的歸屬函數(shù)(MembershipFunction)，其中橫軸為參考座標值，縱軸為歸屬度值，其歸屬度加權(quán)值(Degree of membership function)＝{B*(X-A)}/(dA)-A……(1)；上述R(1)式中的B為滿刻度歸屬度的加權(quán)值，以位數(shù)表示，如該微處理系統(tǒng)為用n位的數(shù)位表示時，其歸屬度為“1”即為滿刻度表示；例如，4位的滿刻度歸屬度以其二進制加權(quán)值表示為(1111)，換算為十進制則為(15)，該歸屬度如同一數(shù)值被分割為十五等分(階級)的細刻度表示者，利于提高精確度。
繼續(xù)參閱第2圖所示梯形歸屬函數(shù)圖，圖中雙斜邊的斜率各為正斜率及負斜率，該橫軸左、右二參考座標與縱軸歸屬度加權(quán)值的關(guān)系各為歸屬度加權(quán)值1＝歸屬度加權(quán)值2(Degree1)＝(degree2){B*(X1-A)}/(dA-A)＝B-{B*(X2-A’)/(dA’-A’)}……(2)；上述的(2)式中的B為滿刻度歸屬度的表示式，如使用m位元的數(shù)位表示且其歸屬度為“1”之值時，其為滿刻度狀態(tài)，若以5位的滿刻度歸屬度以二進制加權(quán)值表示，則為(11111)，換算為十進位則是(31)；但以上在(1)式、(2)式中的歸屬度運算中，均需用到乘法裝置，在本發(fā)明中(1)式Degree＝{B*(X-A)}/(dA-A)可轉(zhuǎn)換為 {(B+1)*(X-A)-(X-A)}/(da-A).................(3){B*(X1-A)}/(dA-A)＝B-{B*(X2-A’)/(dA’-A’)}而(2)式 {(B+1)*(X1-A)-(X1-A)}/(dA-A)＝B-{(B+1)*(X2-A’)-(X2-A’)}/(dA’-A’)...(4)
在(3)式(B+1)*(X-A)項的執(zhí)行采用位移法。位移法的詳細方法如下請參見圖4。
假設(shè)B是最大的歸屬度，以四位表示即為1111。將B的值存在字元N中。執(zhí)行B+1的程序就是將字元B進一位到字元M，而將字元N中的所有位設(shè)為零。要執(zhí)行(3)式中的乘法效果，等于將(X-A)的值移入字元M中。因為，字元M中的值為1，而1乘以任何數(shù)仍為該數(shù)，字元N中的值為零，其乘以任何數(shù)仍為零。
我們可以再用另一淺顯的例子說明位移法。例如9*9＝81，若用位移法，我們可以將該式改變(10-1)*9＝81，然后再將9移至10的十位數(shù)和1的個位數(shù)，成為90-9＝81，其值仍不變。這便是位移法的優(yōu)點。通過位移法，我們可以執(zhí)行乘法的功能而不需用到乘法器。
參閱第3圖本發(fā)明最佳實施例的方塊圖，其主要是將設(shè)定于微處理系統(tǒng)中的模糊推理數(shù)據(jù)庫101儲存、記錄歸屬函數(shù)圖形端點座標的成員函數(shù)(Membership Function)，同時，該模糊推理數(shù)據(jù)庫101(Fuzzy data base)儲存的資料是根據(jù)該μP系統(tǒng)的字長而設(shè)定其數(shù)位表示式，而座標值dA、A是由模糊推理數(shù)據(jù)庫101所輸出的橫座標值102、103，經(jīng)由減法裝置104處理得到(dA-A)項，并存入記憶裝置107中；輸入變量值X(variable input)105，經(jīng)由另一減法裝置106可得到(X-A)，并將該(X-A)存入另一記憶裝置109中，同時，該(X-A)亦存入記裝置108的高位區(qū)中形成(B+1)(X-A)項，記憶裝置108中的(B+1)(X-A)與記憶裝置109的(X-A)再經(jīng)由減法裝置110得到(B+1)(X-A)-(X-A)，除法裝置111是將來自存貯裝置107的(dA-A)與來自減法裝置110的(B+1)(X-A)-(X-A)做除法運算，即為(B+1)(X-A)-(X-A)(dA-A)]]>再通過判斷裝置112接受外部信號判斷為正斜率或負斜率，正斜率時保持除法裝置111的結(jié)果，而輸出信息Y為數(shù)據(jù)歸屬度加權(quán)值，負斜率時則執(zhí)行B減法除法裝置111的結(jié)果，而輸出信息Y為數(shù)位歸屬度加權(quán)值。
另外，存貯裝置108存放高位的方式以第4圖為范例說明如下存貯裝置108(r2)為10位暫存器，它將(X-A)的6位數(shù)據(jù)信息資料存至位9至位4之間，而位3至位0空間則放零，即設(shè)定B為4位。此存貯裝置稱之為分子存貯區(qū)。
另請參閱第5圖，如圖所示的是本發(fā)明執(zhí)行的程序，同時，為了更深入地了解本發(fā)明的流程，請參考下列說明S0.初始狀態(tài)(Initial state)清除存貯裝置107、108、109中的資料。
S1.從模糊推理數(shù)據(jù)庫101內(nèi)容歸屬度的成員函數(shù)讀出二座標dA、AS2.輸入變量值信息X；S3.執(zhí)行(dA-A)運算，并將(dA-A)存入存貯裝置107中；S4.執(zhí)行(X-A)運算，并將(X-A)存入存貯裝置109中；S5.將(X-A)存入存貯裝置108中的高位區(qū)，以得(B+1)*(X-A)；S6.執(zhí)行{(B+1)*(X-A)}-(X-A)；S7.執(zhí)行([(B+1)*(X-A)]-(X-A)}/(dA-A)運算；S8.接受外部信息判斷為正斜率、負斜率，負斜率則執(zhí)行B-S7之結(jié)果，正斜率則保持S7之結(jié)果。
S9.輸出信息Y即為歸屬度。
綜上所述，本發(fā)明是通過模糊推理法則以斜率求取歸屬度的計算方法，較目前采用的乘法器更為簡化，從而可從縮小電路面積、降低成本及減少微處理系統(tǒng)的記憶空間。況且，本發(fā)明的歸屬函數(shù)不僅適用于直線斜率，更廣泛運用到三角形、梯形等歸屬函數(shù)，原因是它們均為常數(shù)斜率。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，且已達廣泛的實用功效，因此大凡根據(jù)本發(fā)明申請的權(quán)利要求書中所作之均等變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明專利所覆蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)生模糊推論法則歸屬度的方法，包含下列步驟①由第一存貯區(qū)中讀取第一橫座標值及第二橫座標值，其中第一橫座標值大于第二橫座標值；②第一橫座標值減去第二橫座標值，得到第一差值；③輸入變量值信息，該輸入變量值信息表示為一第三橫座標值，該第三橫座標值介于第一、第二橫座標值之間；④第三橫座標值減去第二橫座標值得到第二差值；⑤用位移法執(zhí)行乘法功能以求出滿刻度加1再乘以該第二差值，所得的值稱為分子存貯區(qū)信息；⑥將分子存貯區(qū)信息減去第二差值得到第三差值；⑦將第三差值除以第一差值得到相關(guān)于第三橫座標值的歸屬度，⑧正負斜率判斷，負斜率則b-⑦的值，當斜邊斜率為正時則保持該歸屬度值，當斜邊斜率為負時則將滿刻度歸屬度減去上述該歸屬度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，更包含一步驟將第一差值儲存于第二存貯區(qū)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，更包含一步驟將第二差值儲存于第三存貯區(qū)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，更包含一步驟將分子存貯區(qū)信息儲存于分子存貯區(qū)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，更包含一步驟于初始狀態(tài)清除第二、三及分子存貯區(qū)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中上述滿刻度歸屬度系由二進數(shù)字表示，其各位數(shù)值皆為1并存入字元N中。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中將字元N進1至字元M中；
8.如權(quán)利要求3所述的方法，其中將該第二差值由該第三記憶區(qū)移入字元M中，并將字N中的位設(shè)為零。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中上述的第一存貯區(qū)中更包含儲存歸屬函數(shù)圖形端點座標的成員函數(shù)。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，更包含一步驟將第三差值除以第一差值以得到第三橫座標值的歸屬度。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中上述的第三座標的歸屬度值系由0至1。
12.一種產(chǎn)生模糊推論法則歸屬度的裝置，該裝置包含第一存貯區(qū)裝置，用以存放成員函數(shù)；第一減法裝置，用以執(zhí)行第一座標減第二座標以輸出第一差值；第二減法裝置，用以執(zhí)行輸入變量值信息所表示的第三座標減第二座標，以輸出第二差值；分子存貯區(qū)裝置，用以存放分子存貯區(qū)信息，以得到滿刻度歸屬度加權(quán)值加1再乘以第二差值的運算結(jié)果；第三減法裝置，用以執(zhí)行分子存貯區(qū)信息減第二差值；一除法裝置，用以執(zhí)行分子存貯區(qū)信息除以第三差值，并輸出第三座標的歸屬度加權(quán)值；一判斷裝置，用以輸入斜率信號，以在負斜率時執(zhí)行滿刻度歸屬度減去上述該歸屬度加權(quán)值。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，該裝置更包含一第二存貯區(qū)裝置用以儲存上述的第一差值。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，該裝置更包含一第三存貯區(qū)裝置用以儲存上述的第二差值。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，該裝置在初始狀態(tài)時清除第二、三、分子存貯裝置中的內(nèi)容。
16.如權(quán)利要求12所述的裝置，該裝置在輸入正斜率訊號時，則保持上述該歸屬度加權(quán)值輸出。
全文摘要
本發(fā)明是一種模糊推論法則歸屬度計算法，它原先復(fù)雜的乘、除運算電路或軟件簡化成僅需減法器及除法器，本發(fā)明在微處理系統(tǒng)中建立一以模糊推理法則所產(chǎn)生的歸屬函數(shù)的模糊推論資料庫，該模糊推論資料庫內(nèi)的成員函數(shù)是限于歸屬度自“0”連續(xù)到滿刻度值為“1”的歸屬度加權(quán)值。當微處理系統(tǒng)檢測到輸入的資料時，則將輸入資料與其內(nèi)部設(shè)定的模糊推論數(shù)據(jù)資料庫做一斜率距離比值以及坐標對應(yīng)，該比值即為歸屬度的加權(quán)值。
文檔編號G06F17/00GK1137134SQ95106630
公開日1996年12月4日 申請日期1995年5月30日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月30日
發(fā)明者張家志, 陳保福, 陳俊雄 申請人:合泰半導(dǎo)體股份有限公司