[发明专利]选择性地执行被激励规则的模糊推理系统

说明书

本发明涉及一种模糊推理系统，更详细地说，是涉及一种用于模糊控制器，适合于超大规模集成电路(VLSI)制作，具有紧致模糊规则库以及有选择性地执行被激励规则的模糊推理系统。

模糊控制器是由术语和模糊规则来描述控制功能的。这里，术语是指控制器输入/输出模糊变量的隶属函数(模糊标号)。这些函数和规则构成模糊知识库，控制器通过模糊规则进行模糊推理，由当前控制变量输入得到相应的控制输出，从而完成模糊控制器的控制功能。

以Mamdani(迈丹尼人名，英国人)模型双输入单输出为例，典型的模糊推理规则如下：

         If(X₁isA₁)and(X₂isA₂)Then(Y is C)其中，X_i为输入变量，A_i为输入隶属函数(标号)，Y为输出变量，C为输出隶属函数(标号)。

模糊规则集的大小与输入标号数有关，假设n_i为变量X_i的标号数，对于完全规则集，其规则数为N=n₁^*n₂。对于非完全规则集，N＜n₁^*n₂，知识库中规则的if部分描述是必须的。然而对于完全规则集，实际上规则中的前项不需要显式描述，各条规则只需描述前项，从而可减少知识库存储容量，而一般模糊控制器设计中往往是采用完全规则集的。本发明考虑完全规则集的模糊推理系统。

模糊推理过程一般是扫描全部模糊规则，逐条计算，最后合成推理结果。实际上对于任何一组输入，只有少数规则被激励并对合成结果有贡献，而大部分规则未激励，对合成结果无贡献。假设d_i为变量X_i的隶属函数重叠度，则被激励的规则数仅为N_f=d₁^*d₂。例如设n_i=7,d_i=2，则N=49,N_f=4(图1)。也就是说推理过程中只要有选择地计算4条规则(图1中阴影部分)，而不是计算49条规则，从而可大大节省推理时间。

本发明基于模糊推理方法适合于大规模集成电路(VLSI)制作这一特点，提出一种新的模糊推理系统。

本发明的主要目的是提供一种具有紧致模糊规则库以及有选择性地执行被激励规则的模糊推理系统，从而可以提高模糊推理速度。

本发明的另一个目的是提供一种从规则库选择被激励规则的寻址电路，以实现快速模糊推理。

根据本发明的目的，将以一种模糊推理协处理器为例，给出如何实现本发明的模糊推理系统。该模糊推理协处理包括模糊推理机，其算法流程为：作为模糊控制器的输入清晰量，经过输入模糊化转换成模糊量，然后有选择地取出被激励的模糊规则，进行模糊推理，推理结果经反模糊化转换成清晰量得到控制器输出。该模糊推理协处理器还包括一个与模糊推理机相连接的用于规定模糊推理全过程操作的模糊知识库存储器，一个与模糊推理机相连接的用于模糊推理过程中存储输入/输出变量和中间数据的I/O缓冲存储器，一个与模糊推理机相连接的用于模糊推理协处理器与主机通讯的主机接口电路。

本发明的技术方案为：一种选择性地执行被激励规则的模糊推理系统，其特征在于：其中模糊知识库具有紧致模糊规则库和输入隶属函数参数表搜索指针，以及用被激励规则的寻址电路有选择性地执行被激励规则的模糊推理系统。

其中紧致模糊规则库为仅存储规则后件的完全规则集。

其中对于Mamdani模型的模糊规则，仅存储规则后件输出模糊标号；对于Takagi-Sugeno(高木管野人名，日本人)模型的模糊规则，仅存储规则后件输出表达式的系数。

其中模糊知识库中输入隶属函数参数表的搜索指针，即按论域分区，对于每个论域区给出该区最先出现的隶属函数的参数表地址。

其中该模糊推理系统还包括一种被激励规则的寻址电路，根据输入模糊化得到的起始前模糊标号，计算得到所有被激励规则的地址。

其中该模糊推理系统还包括从起始前件模标号转换成被激励规则地址的两种寻址电路；一种寻址电路对应前件标号为2^m的情况，另一种寻址电路对应前件标号为奇数的情况。

本发明上述目的和其他特点将进一步通过本发明内容详细介绍。

下面先概要叙述有关的附图。其中：