发明名称 电流式模糊逻辑推论装置
摘要 本案系一种电流式模糊逻辑推论装置,其电路均采用 MOSFET在饱和区操作之原理设计,并且做成积体电路,包括:一模糊化电路,具有数个模糊隶属函数产生器,每一模糊隶属函数产生器可建构一对应之模糊集合,该模糊化电路主要将电流输入信号转换为对应于各个模糊集合之隶属程度;一多变数最大值及最小值运算电路,电连接于该模糊化电路,主要根据该对应于各个模糊集合之隶属程度,及事先所储存之模糊规则进行推论,并轮出其推论结果;以及一解模糊化电路,电连接于该多变数最大值及最小值运算电路,接收该推论之结果,以重心法作为解模糊的策略,将该推论结果转换为一明确的值出值。
申请公布号 TW255020 申请公布日期 1995.08.21
申请号 TW084100513 申请日期 1995.01.20
申请人 行政院国家科学委员会 台北巿和平东路二段 一○六号十八楼 发明人 黄俊岳;刘滨达
分类号 G05B17/00 主分类号 G05B17/00
代理机构 代理人 蔡清福 台北巿忠孝东路一段一七六号九楼
主权项 1.一种电流式模糊逻辑推论装置,其包括:一模糊化电路,具有复数个模糊隶属函数产生器,每一模糊隶属函数产生器可建构一对应之模糊集合,该模糊化电路主要将电流输入信号转换为对应于各个模糊集合之隶属程度;一多变数最大値及最小値运算电路,电连接于该模糊化电路,主要根据该对应于各个模糊集合之隶属程度,及事先所储存之模糊规则进行推论,并输出其推论结果;以及一解模糊化电路,电连接于该多变数最大値及最小値运算电路,接收该推论之结果,以重心法(Centroid method)作为解模糊的策略,将该推论结果转换为一明确的输出値,该解模糊化电路系采用金氧半场效电晶体(MOSFET)在饱和区操作之原理设计,并做成积体电路。2.如申请范围第1项所述之电流式模糊逻辑推论装置,其中该模糊隶属函数产生器可将该电流输入信号转换为对应之该模糊集合之隶属程度关系,主要系透过一组开关之简单切换及设定一组参考电流,即可产生各种不同型式之模糊隶属函数,以完成转换。3.如申请范围第2项所述之电流式模糊逻辑推论装置,该组开关系一S开关与一Z开关,该组参考电流系一第一控制电流I1及一第二控制电流I2,其中,该模糊集合之位置可由该控制电流I1决定,而该控制电流I2可决定型模糊隶属函数之峰値宽度,该宽度大小为两倍I2。4.如申请范围第3项所述之电流式模糊逻辑推论装置,若S开关与Z开关均为截止,该控制电流I2=0,则该模糊隶属函数产生器产生1型之模糊隶属函数。5.如申请范围第3项所述之电流式模糊逻辑推论装置,若S开关导通而Z开关截止,该控制电流I2=0,则该模糊属函数产生器产生S型之模糊隶属函数。6.如申请范围第3项所述之电流式模糊逻辑推论装置,若S开关截止而Z开关导通,该控制电流I2=0,则该模糊隶属函数产生器产生Z型之模糊隶属函数。7.如申请范围第3项所述之电流式模糊逻辑推论装置,若S开关与Z开关均为导通,该控制电流I2=0,则该模糊隶属函数产生器产生^型之模糊隶属函数。8.如申请范围第3项所述之电流式模糊逻辑推论装置,若S开关与Z开关均为导通,该控制电流I2=2.5A,则该模糊隶属函数产生器产生型之模糊隶属函数,其中型之模糊隶属函数之峰値宽度为5A。9.如申请范围第2项所述之电流式模糊逻辑推论装置,其中该模糊隶属函数产生器系一电流镜电路,采用MOSFET在饱和区操作之设计,并做成积体电路。10.如申请范围第9项所述之电流式模糊逻辑推论装置,其中该电流镜电路系由NMOS和PMOS电流镜采Fullydifferential方式连接所组成。11.如申请范围第9项所述之电流式模糊逻辑推论装置,其中该各型隶属函数之变动斜率可利用该电流镜内电晶体之长宽比来加以调整。12.如申请范围第1项所述之电流式模糊逻辑推论装置,其中该多变数最大値及最小値运算电路中,该多变数最小値运算电路,系将该多变数最大値运算电路之输入与输出端反相所组成,该反相动作系由电流式补値运算电路完成。13.如申请范围第12项所述之电流式模糊逻辑推论装置,其中该多变数最大値运算电路系利用电流式差动对电路之原理,能在多个输入讯号中找出最大値,而该多变数最小値运算电路能在多个输入讯号中找出最小値。14.如申请范围第13项所述之电流式模糊逻辑推论装置,其中该多变数最大値运算电路系由数个最大値基本单元(MAXCell)组成,该MAXCell之个数与该输入讯号之个数相同,每一MAXCell由二个MOSFET组成。15.如申请范围第13项所述之电流式模糊逻辑推论装置,其中该多变数最大値运算电路更包括一以二极体连接方式之MOSFET,藉以提供一电流源。16.如申请范围第12项所述之电流式模糊逻辑推论装置,其中该多变数最大値及最小値运算电路系采用MOSFET在饱和区操作之原理设计,并做成积体电路。17.如申请范围第项所述之电流式模糊逻辑推论装置,该解模糊化电路包括复数个电路以实现重心法,该重心法可表示为C= ,其中n代表该模糊集合之个数,Ai代表第i个模糊集合的模糊隶属函数値,Bi代表第i个模糊集合之値。18.如申请范围第17项所述之电流式模糊逻辑推论装置,该重心法又可表示为,该电路的个数等于该模糊集合之个数,故等号右边的每一项均可用一 电路实现。19.如申请范围第17项所述之电流式模糊逻辑推论装置,其中每一电路主要由开平方根电路及平方电路组成,该电路采二级串接之架构,第一级完成开平方根电路的功能,第二级完成平方电路之功能。20.如申请范围第18项所述之电流式模糊逻辑推论装置,其中将该每一电路之输出讯号送到一电流镜的输入端,将各个电路之运算结果相加,即可得到上述重心法之结果C。21.一电流式模糊逻辑推论装置,其包括:一模糊化电路,具有复数个模糊隶属函数产生器,每一模糊隶属函数产生器可建构一对应之模糊集合,该模糊化电路主要将电流输入信号转换为对应于各个模糊集合之隶属程度;一多变数最大値及最小値运算电路,电连接于该模糊化电路,系以电流式差动对电路原理设计,根据该对应于各个模糊集合之隶属程度,及事先所储存之模糊规则进行推论,并轮出其推论结果;以及一解模糊化电路,电连接于该多变数最大値及最小値运算电路,接收该推论之结果,以重心法作为解模糊的策略,将该推论结果转换为一明确的输出値。22.如申请范围第21项所述之电流式模糊逻辑推论装置,其中该模糊隶属函数产生器可将该电流输入信号转换为对应之该模糊集合之隶属程度关系,主要系透过一组开关之简单切换及设定一组参考电流,即可产生各种不同型式之模糊隶属函数,以完成转换。23.如申请范围第22项所述之电流式模糊逻辑推论装置,该组开关系一S开关与一Z开关,该组参考电流系一第一控制电流I1及一第二控制电流I2,其中,该模糊集合之位置可由该控制电流I1决定,而该控制电流I2可决定型模糊隶属函数之峰値宽度,该宽度大小为两倍I2。24.如申请范围第23项所述之电流式模糊逻辑推论装置,若S开关与Z开关均为截止,该控制电流I2=0,则该模糊隶属函数产生器产生1型之模糊隶属函数。25.如申请范围第23项所述之电流式模糊逻辑推论装置,若S开关导通而Z开关均为截止,该控制电流I2=0,则该模糊隶属函数产生器产生S型之模糊隶属函数。26.如申请范围第23项所述之电流式模糊逻辑推论装置,若S开关截止导通而Z开关导通,该控制电流I2=0,则该模糊隶属函数产生器产生Z型之模糊隶属函数。27.如申请范围第23项所述之电流式模糊逻辑推论装置,若S开关与Z开关均为导通,该控制电流I2=0,则该模糊隶属函数产生器产生^型之模糊隶属函数。28.如申请范围第23项所述之电流式模糊逻辑推论装置,若S开关与Z开关均为导通,该控制电流I2=2.5A,则该模糊隶属函数产生器产生型之模糊隶属函数,其中型之模糊隶属函数之峰値宽度为5A。29.如申请范围第22项所述之电流式模糊逻辑推论装置,其中该模糊隶属函数产生器系一电流镜电路,采用金氧半场效电晶体(MOSFET)在饱和区操作之设计,并做成积体电路。30.如申请范围第29项所述之电流式模糊逻辑推论装置,其中该电流镜电路系由NMOS和PMOS电流镜采Fullydifferential方式连接所组成。31.如申请范围第29项所述之电流式模糊逻辑推论装置,其中该各型隶属函数之变动斜率可利用该电流镜内电晶体之长宽比来加以调整。32.如申请范围第21项所述之电流式模糊逻辑推论装置,其中该多变数最大値及最小値运算电路中,该多变数最小値运算电路,系将该多变数最大値运算电路之输入与输出端反相所组成,该反相动作系由电流式补値运算电路完成,其中该多变数最大値运算电路,能在多个输入讯号中找出最大値,而该多变数最小値运算电路能在多个输入讯号中找出最小値。33.如申请范围第32项所述之电流式模糊逻辑推论装置,其中该多变数最大値运算电路系由数个最大値基本单元(MAXCell)组成,该MAXCell之个数与该输入讯号之个数相同,每一MAXCell由二个MOSFET组成。34.如申请范围第32项所述之电流式模糊逻辑推论装置,其中该多变数最大値运算电路更包括一以二极体的连接方式之MOSFET,藉以提供一电流源。35.如申请范围第32项所述之电流式模糊逻辑推论装置,其中该多变数最大値及最小値运算电路系采用MOSFET在饱和区操作之原理设计,并做成积体电路。36.如申请范围第21项所述之电流式模糊逻辑推论装置,该解模糊化电路包括复数个电路以实现重心法,该重心法可表示为C= ,其中n代表该模糊集合之个数,Ai代表第i个模糊集合的模糊隶属函数値,Bi代表第i个模糊集合之値。37.如申请范围第16项所述之电流式模糊逻辑推论装置,该重心法又可表示为,该电路的个数等于该模糊集合之个数,故等号右边的每一项均可用一电路实现。38.如申请范围第36项所述之电流式模糊逻辑推论装置,其中每一电路主要由开平方根电路及平方电路组成,该电路采二级串接之架构,第一级完成开平方根电路的功能,第二级完成平方电路之功能。39.如申请范围第37项所述之电流式模糊逻辑推论装置,其中将该每一电路之输出讯号送到一电流镜的输入端,将各个电路之运算结果相加,即可得到上述重心法之结果C。40.一种电流式模糊逻辑推论装置,其包括:一模糊化电路,具有复数个模糊隶属函数产生器,每一模糊隶属函数产生器可建构一对应之模糊集合,该模糊化电路主要将电流输入信号转换为对应于各个模糊集合之隶属程度,该转换动作系由该模糊隶属函数产生器之一组开关切换,俾产生各种不同型式之模糊隶属函数所完成;一多变数最大値及最小値运算电路,电连接于该模糊化电路,主要根据该对应于各个模糊集合之隶属程度,及事先所储存之模糊规则进行推论,并输出其推论结果;以及一解模糊化电路,电连接于该多变数最大値及最小値运算电路,接收该推论之结果,以重心法作为解模糊的策略,将该推论结果转换为一明确的输出値。41.如申请范围第40项所述之电流式模糊逻辑推论装置,该组开关系一S开关与一Z开关,而该模糊隶属函数产生器更可设定一第一控制电流I1及一第二控制电流I2,其中,该模糊集合之位置可由该控制电流I1决定,而该控制电流I2可决定型模糊隶属函数之峰値宽度,该宽度大小为两倍I2。42.如申请范围第41项所述之电流式模糊逻辑推论装置,若S开关与Z开关均为截止,该控制电流I2=0,则该模糊隶属函数产生器产生1型之模糊隶属函数。43.如申请范围第41项所述之电流式模糊逻辑推论装置,若S开关导通而Z开关截止,该控制电流I2=0,则该模糊隶属函数产生器产生S型之模糊隶属函数。44.如申请范围第41项所述之电流式模糊逻辑推论装置,若S开关截止而Z开关导通,该控制电流I2=0,则该模糊隶属函数产生器产生Z型之模糊隶属函数。45.如申请范围第41项所述之电流式模糊逻辑推论装置,若S开关与Z开关均为导通,该控制电流I2=0,则该模糊隶属函数产生器产生^型之模糊隶属函数。46.如申请范围第41项所述之电流式模糊逻辑推论装置,若S开关与Z开关均为导通,该控制电流I2=2.5A,则该模糊隶属函数产生器产生型之模糊隶属函数,其中型之模糊隶属函数之峰値宽度为5A。47.如申请范围第40项所述之电流式模糊逻辑推论装置,其中该模糊隶属函数产生器系一电流镜电路,采用金氧半场效电晶体(MOSFET)在饱和区操作之设计,并做成积体电路。48.如申请范围第47项所述之电流式模糊逻辑推论装置,其中该电流镜电路系由NMOS和PMOS电流镜采Fullydifferential方式连接所组成。49.如申请范围第47项所述之电流式模糊逻辑推论装置,其中该各型隶属函数之变动斜率可利用该电流镜内电晶体之长宽比来加以调整。50.如申请范围第40项所述之电流式模糊逻辑推论装置,其中该多变数最大値及最小値运算电路中,该多变数最小値运算电路,系将该多变数最大値运算电路之输入与输出端反相所组成,该反相动作系由电流式补値运算电路完成。51.如申请范围第50项所述之电流式模糊逻辑推论装置,其中该多变数最大値运算电路系利用电流式差动对电路之原理,能在多个输入讯号中找出最大値,而该多变数最小値运算电路能在多个输入讯号中找出最小値。52.如申请范围第51项所述之电流式模糊逻辑推论装置,其中该多变数最大値运算电路系由数个最大値基本单元(MAXCell)组成,该MAXCell之个数与该输入讯号之个数相同,每一MAXCell由二个MOSFET组成。53.如申请范围第51项所述之电流式模糊逻辑推论装置,其中该多变数最大値运算电路更包括一以二极体连接方式之MOSFET,藉以提供一电流源。54.如申请范围第50项所述之电流式模糊逻辑推论装置,其中该多变数最大値及最小値运算电路系采用MOSFET在饱和区操作之原理设计,并做成积体电路。55.如申请范围第40项所述之电流式模糊逻辑推论装置,该解模糊化电路包括复数个电路以实现重心法,该重心法可表示为C= ,其中n代表该模糊集合之个数,Ai代表第i个模糊集合的模糊隶属函数値,Bi代表第i个模糊集合之値。56.如申请范围第55项所述之电流式模糊逻辑推论装置,该重心法又可表示为,该电路的个数等于该模糊集合之个数,故等号右边的每一项均可用一 电路实现。57.如申请范围第55项所述之电流式模糊逻辑推论装置,其中每一电路主要由开平方根电路及平方电路组成,该电路采二级串接之架构,第一级完成开平方根电路的功能,第二级完成平方电路之功能。58.如申请范围第56项所述之电流式模糊逻辑推论装置,其中将该每一电路之输出讯号送到一电流镜的输入端,将各个电路之运算结果相加,即可得到上述重心法之结果C。图示简单说明:第一图:系模糊推论机之基本架构方块图。第二图:系一习知之二输入变数电流式最大値运算电路图。第三图:系利用二元树架构所建立之四输入之最大値运算电路方块图。第四图:系一习知之单级三输入变数电流式最大値运算电路图。第五图a:系一PMOS电流镜电路图。第五图b:系第五图a中PMOS电流镜输入输出讯号波形图。第六图a:系一NMOS电流镜电路图。第六图b:系第六图a中NMOS电流镜输入输出讯号波形图。第七图:系一PMOS叠接式电流镜电路图。第八图:系一NMOS叠接式电流镜电路图。第九图a:系一电流复制器电路图。第九图b:系第九图a中之电流复制器输入输出波形图。第十图:系本发明之模糊隶属函数产生器电路图。第十一图:系本发明之模糊隶属函数产生器之输入波形与输出之各种隶属函数图。第十二图:系一电流式差动对电路图。第十三图:系本发明之三输入变数电流式最大値电路图。第十四图:系第十三图中之三输入变数电流式最大値电路之测量结果。第十五图:系本发明中之三输入变数电流式最小値电路示意图。第十六图:系补値运算电路电路图。第十七图:系补値运算电路之测量结果。第十八图:系第十五图中之三输入变数电流式最小値电路之测量结果。第十九图:系本发明之解模糊化电路之架构图。第二十图:系本发明之解模糊化电路之开平方根电路图。第二十一图:系本发明之解模糊化电路之平方电路图。第二十二图:系本发明之解模糊化电路之电路模拟结果
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