Устройство для определения значений функции принадлежности Советский патент 1990 года по МПК G06F7/58 

Изобретение относится к вычисли- ; тельной технике и может быть исполь- f) зовано для определения значений функций принадлежности нечеткой перемен- ной Y, являющейся функцией нечетких переменных (х., i 1, п), если известно функциональное преобра- зевание, связывающее искомое и исходные нечеткие множества Y f(x , х , ..,,х) и функции принадлежности исходных нечетких переменных ЧУ,(Х. ) III л, 1

1 1 , П ).

Цель изобретения - повышение быстродействия.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для определения знаг- чений функций принадлежности; на фиг,2 -i схема блока управления; на,фиг, И - схема блока вычисления значений функций принадлежности.

Устройство для определения значений функции принадлежности (фиг. 1) содержит элементы 1-3 задержки, элементы ИЛИ 4-6, группу датчиков 7, -7

п

равномерно распределенных случайньк чисел, группу умножителей 8 - 8, группу умножителей 9, - 9,,, группу сумматоров 10 - Ю, блок 11 вычисления значений функции нечеткой переменной, блок 12 сравнения, группу

3, 13.

элементов

тактовых импульсов,

ния, блок 16 вычисления значений функции принадлежности, блок 17 вычитания, группу элементов И 18, счетчик 19, регистры 20 и 21 памяти, группу 22 - 22 j регистров памяти,

Блок 15 управления содержит элемент ИЛИ 23, формирователь 24 импульсов, элементы ИЛИ 25 и 26, элемент 27 задержки, элемент 28 ЗАПРЕТ, счетчик 29, элемент 30 задержки, элемент 31 ЗАПРЕТ, элемент ИЛИ 32, элемент 33 задержки, элемент ИЛИ 34, RS-триггеры 35 и 36.

Блок 16 вычисления значений функции принадлежности содержит элементы 37 и 38 задержки, блоки 39 и 40 памяти, умножитель 41, сумматор 42, блок 43 вычитания, блоки 44-46 элементов И, блок 47 элементов ИЛИ, элементы ИЛИ 48 и 49, элемент 50 задержки.

Устройство работает следующим образом. .

Импульс опроса, поступающий на вход опроса устройства, через элемен ИЛИ 6 поступает на вход разрешения формирования начального значения блока 16, на выходе которого будет сформирован сигнал, соответствую1ций начальному значению функции принадлеж16 сигнал 1 7 выности 1, с выхода блока поступит на первый.вход блока

; f) -i {О

15

читания, на второй вход которого с выхода регистра 21 поступает значение 1. Значение величины (1 -/..) с вы(V.

хода блока 17 вычитания поступает на первые входы группы умножителей , вторые входы каждого умножителя группы соединены с выходами регистров 22 группы, в пределы

нечеткой переменной х, i. 1, п. С выходов умножителей группы 8. сигналы, соответствуюп1ле значениям

20

25

30

3ы

т40

которых хранятся величины

А агс предельных отклонении Лх . каждой

45

50

55

величинам возможного

/МСЧКС f . J ч

-4 д. (1-Л,,) отклонения нечеткой переменной х ; от ожидаемого значения при значениях функции принадлежности u.(xp Я , поступают на вторые входы группы умножителей 9 - 9, Импульс опроса, поступающий на вход Опрос устройства, через элемент ИЛИ 5 и элемент 3 задержки поступает на вход Опрос группы 7 - 7 датчиков. Сигналы с датчиков через последовательно соединенные группу 9 - 9 умножителей и группу 10, - 10 сумматоров, на вторые входы каждого из которых подаются ожидаемые значения нечетких переменных х ; ), преобразуются в значение нечеткой переменной х,-), удовлетворяющей условию ju( (х) 7/ , и поступают на одноименные входы блока 11, С выхода блока 11 сигнал, соответствующий значению (х ), поступает на первый вход блока 12 сравнения, на второй вход которого с выхода регистра 20 поступает требуемое значение величины у, В зависимости от значения вычисленной в блоке 11 функции f(x;)) на одном из трех элементов И 13, - 13 будет сформирован импульс, соответствующий выполнению одного из следующих условий: f(Un) у; f({Xii) у; fCix. b у, который поступит на соответствующий вход блока 15 управления. Импульс опроса, поступающий на вход устройства через элемент ИЛИ 4, поступит на вход счетчика 19, устанавливая его в единичное состояние, В зависимости от предыдущего состояния блок 15 управления при поступлении сигнала с одного из выходов блока 12 сравне- ния формирует на трех своих выходах

импульс, соответствующий одному из следующих условий: есть пересечение, нет пересечения, продолжение поиска.

При возникновении сигналов на первых двух выходах блока 15 осуществляется переход к следующему шагу итерационной процедуры, поэтому импульс опроса через элемент ИЛИ 4 с первого или второго выхода блока 15 поступает на вход счетчика 19, добавляя к его содержимому единицу. Сигнал с третьего выхода блока 15 поступает на вход блокировки блока 16, при этом при сформировании сигнала на первом и втором выходе блока 15 в блоке 16 в соответствии с итерационной процедурой устанавливается новое значение величины / , а при наличии сигнала на третьем выходе блока 15 в блоке 16 значение не изменяется. При наличии сигнала на одном из выходов блока 15 данный сигнал через элемент ИЛИ 5 и элемент 3 задержки поступает на входы опроса группы из 7, - 7 датчиков равномерно распределенных случайных чисел.. При этом на выходе блока 16 будет либо сформировано очередное значение Л.(, либо будет прежнее значение Д) , и описанный процесс повторится. Процесс будет повторяться до тех пор, пока в счетчике 19 не установится значение К р и на выходе переполнения не будет сформирован сигнал, который через элемент 1 задержки поступит на первый вход группы 18 эле ментов И, разрешая прохождение сигнала с выхода блока- 16 формирования значений функций принадлежности на выход устройства, и на вход останова генератора 14.

Блок управления (фиг. 2) работает следующим образом.

Перед началом работы установочным сигналом через элемент ИЛИ 34 RS-триг- геры 35 и 36, счетчик 29 устанавливаются в нулевое состояние. При первом поступлении сигнала на второй или третий входы блока 15 RS-триггеры 35 и 36 устанавливаются в единичное состояние. В случае изменения порядка поступления сигналов на второй или третий входы блока 15;,на входе другого триггера (либо 35, либо 36) появится сигнал, который поступит на первый или второй вход элемента И 28. Поскольку на другом входе элемента И 23 присутствовал сигнал, то на его выходе будет сформирован сигнал, который

10

15

20

25

30

35

40

45

0

5

пр(2образуясь в импульсньш сигнал формирователем 24 импульсов, через элемент ИЛИ 25 поступит на первый выход блока 15. Наличие сигнала на первом выходе блока формирования сигналов опроса соответствует ситуации, когда поверхность Р„ и П пересекаются. В случае поступления сигнала на первый вход блока 15, соответствующего ситуации, когда f() у, данный сигнал через элемент ИЛИ 25 поступит на первый выход блока 15. В случае формирования сигнала на первом выходе блока 15 этот сигнал поступит на первый вход элемента ЗАПРЕТ 28, запрещая возможное формирование сигналов на двух других выходах блока 15. При поступлении сигнала на один и тот же вход блока 15 (второй или третий),что соответствует ситуации повторения условия f( Xjf) у или f( Х;) у,

данньй сигнал через элемент ИЛИ 26, элемент 27 задержки, элемент ЗАПРЕТ

28поступает на счетньи вход счетчика

29и через элемент 30 задержки на второй вход элемента ЗАПРЕТ 31.

В случае, когда число реализаций превысит К , на выходе переполнения счетчика 29 будет сформирован импульсный сигнал, который поступит на второй выход блока 15. Наличие сигнала на втором выходе блока 15 соответствует ситуации, когда поверхность Р. и область D L не пересекаются. В случае формирования сигнала на втором выходе блока 15, данный сигнал поступит на первый вход элемента ЗАПРЕТ 31, блокируя формирование сигнала на третьем выходе блока 15.

В случае. когда число реализаций, не превьшает предельного, сигнал с выхода элемента ЗАПРЕТ 31, открытого для прохождения сигналов, поступит на третий выход блока 15. Наличие сигнала на третьем выходе блока 15 свидетельствует об неустановлении факта пересечения или непересечения поверхности Р с областью D р и приво-, дит к повторению проверки пересечения.

При формировании сигнала на первом или на втором выходах блока 15 данный сигнал через элемент ИЛИ 32 и элемент задержки 33 поступит на соответствующий вход элемента ИЛИ 34 и установит RS-триггеры 35 и 36 и счетчик 29 в нулевое состояние, подготавливая блок 15 для следующего цикла работы.

Блок 16 вычисления значений функции принадлежности (фиг. 3) работает следующим образом.

Текущее значение Л хранится в блоке 40 памяти, а текущая величина приращения 1/2 хранится в блоке 39 памяти. При поступлении сигнала на, один из трех возможных входов блока 16 данный сигнал через второй элемент ИЛИ 49 поступит на входы считывания блоков 39 и 40 памяти. При этом при поступлении сигнала на вход блокировки блока 16 сигнал с выхода блока 40

сумматоров группы, выходы которых соединены с соответствующими информационными входами блока вычисления значений функции нечеткой переменной, первый и второй эл.ементы задержки, генератор тактовых импульсов, блок вычисления значений функции принадлеж ности и счетчик, выход переполнения которого соединен с первым входом второго элемента задержки, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены два регистра памяти, группа

памяти через блок 45 элементов И пос- , регистров памяти, третий элемент за20

тупит на выход блока 16.

В случае поступления сигнала на вход разрешения блока формирования начальных значений данный сигнал че- рез элемент 37 задержки поступит на соответствующий вход блока 44 элементов И 5 разрешая прохождение сигнала с выхода сумматора 42, соответствующего новому значению функции принадлежности Л 1/2 , через блок 47 эле- 25 ментов ИЛИ на выход блока 16. Аналогично происходит срабатывание блока при поступлении сигнала на вход установки. В этом случае открывается для прохождения сигнала, сЬответствующе- го. новому значению функции принадлежности - , 6JJOK 45 элементов И. Элементы 37 и 38 задержки предназначены для задержки сигнала на время длительности срабатывания блоков 40-42 и 40-43 соответственно. При по- ступлении сигналов на первые два входа блока 16 они через элемент ИЛИ 48 и элемент 50 задержки поступают на входы записи блоков 39 и 40 памяти, разрешая запись новых значений приращений 1/2 1/2 и функции принадлежности А(1 соответственно с выхода умножителя 41, первая группа входов которого подключена к группе вьгеодов

30

40

45

держки, две группы элементов И, блок вычитания, блок сравнения, блок управления, три элемента ИЛИ, причем первые входы первого, второго и третьего элементов ИЛИ объединены и явля ются входом Опрос устройства, который соединен с входом первого элемента задержки, выход которого соединен с входом останова генератора тактовых импульсов, выход которого соединен с первыми входами элементов И первой группы,,выходы которых соединены с соответствующими входами бло ка управления, первый выход которого соединен с вторыми входами первого, второго и третьего элемента ИЛИ, выход блока вычисления функции нечеткой переменной соединен с первьгм входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом первого регистра памяти, выходы Меньше, Равно и Больше блока сравнения соединены с вторыми входами соответствующих элементов И первой группы, второй выход блока управления соединен с третьими входами второго и третьего элементов ИЛИ и подключён к входу установки блока вычисления значений функции принадлежности, вход разрешения формирования начального значения которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, выход блока вычисления значений функции принадлежности соединен с первым входом блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом второго регистра памяти, выход блока вычитания соединен с первыми входами умножителей второй группы, вторые входы которых соединены с выходами регистров пямяти группы, выходы умножителей второй группы соединены с вторыми входами умножителей первой группы, третий выход блока управления соединен с выходом блокировпервого блока 39 памяти, а вторая является группой входов задания величины 05, и с выхода блока элементов ИЖ 47.

Формула изобретения

1. Устройство для определения значений функции принадлежности., содержащее группу датчиков равномерно рас- пр еделенных случайных чисел, выходы которых соединены с первыми входами умножителей первой группы, выходы которых соединены с первыми входами

сумматоров группы, выходы которых соединены с соответствующими информационными входами блока вычисления значений функции нечеткой переменной, первый и второй эл.ементы задержки, генератор тактовых импульсов, блок вычисления значений функции принадлежности и счетчик, выход переполнения которого соединен с первым входом второго элемента задержки, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены два регистра памяти, группа

0

5

0

0

5

0

5

держки, две группы элементов И, блок вычитания, блок сравнения, блок управления, три элемента ИЛИ, причем первые входы первого, второго и третьего элементов ИЛИ объединены и являются входом Опрос устройства, который соединен с входом первого элемента задержки, выход которого соединен с входом останова генератора тактовых импульсов, выход которого соединен с первыми входами элементов И первой группы,,выходы которых соединены с соответствующими входами блока управления, первый выход которого соединен с вторыми входами первого, второго и третьего элемента ИЛИ, выход блока вычисления функции нечеткой переменной соединен с первьгм входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом первого регистра памяти, выходы Меньше, Равно и Больше блока сравнения соединены с вторыми входами соответствующих элементов И первой группы, второй выход блока управления соединен с третьими входами второго и третьего элементов ИЛИ и подключён к входу установки блока вычисления значений функции принадлежности, вход разрешения формирования начального значения которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, выход блока вычисления значений функции принадлежности соединен с первым входом блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом второго регистра памяти, выход блока вычитания соединен с первыми входами умножителей второй группы, вторые входы которых соединены с выходами регистров пямяти группы, выходы умножителей второй группы соединены с вторыми входами умножителей первой группы, третий выход блока управления соединен с выходом блокировки блока вычисления значений функции принадлежности и подключен к четвертому входу третьего элемента ИЛИ, выход, которого через третий элемент задержки соединен с входами Опрос датчиков равномерно распределенных случайных чисел группы, выход второго элемента задержки соединен с входом запуска генератора тактовых импульсов и первыми входами элементов И второй группы, вторые входы элементов И второй группы подключены к выходу блока вычисления значений функции принадлежности, выходы элементов И второй группы являются выходом устройства, выход второго элемента ИЛИ соединен со счетным входом счетчика о

2. Устройство по. п. 1, о т л и

чающееся тем, что блок управления содержит три элемента задержки пять элементов ИЛИ, два RS-триггера, формирователь импульсов, два элемента ЗАПРЕТ, счетчик, причем первый вход первого элемента ИЛИ является входом предварительной установки блока, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом-обнуления счетчика и R-входами первого и второго RS-триг- геров, прямые выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам второго элемента ИЛИ, выход которого через формирователь

10

58579510

имйульсов соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом первого элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен со счетным входом счетчика, вьгхо д переполнения которого соединен с первым входом второго элемента ЗАПРЕТ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента задержки, вход которого соединен с выходом первого элемента ЗАПРЕТ, выход третьего элемента ИЛИ соединен с первым входом . четвертого элемента ИЛИ, выход которого через второй элемент задержки соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, второй вход третьего элемента 11ПИ является первым входом блока, S-вход первого RS-триггера соединен с первым входом пятого элемента ИЛИ и является вторым входом блока, S-вход второго RS-триггера соединен с вторым входом пятого элемента ИЛИ и является третьим входом блока, выход третьего элемента ИЛИ является первым выходом блока, выход переполнения счетчика соединен с вторым входом четвертого элемента ИЛИ и является вторым выходом блока, выход второго элемента ЗМРЕТ является третьим выходом блока, выход пятого элемента 1ШИ через третий элемент задержки соединен с вторым входом первого элемента ЗАПРЕТ.

20

25

30

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для определения значений функций принадлежности нечеткой переменной Y, являющейся функцией нескольких нечетных переменных. Цель изобретения - повышение быстродействия. Устройство содержит элементы 1-3 задержки, элементы ИЛИ 4-6, группу датчиков 7 1 - 7 N равномерно распределенных случайных чисел, группу множителей 8 1 - 8 N, группу умножителей 9 1 - 9 N, группу сумматоров 10 1 - 10 N, блок 11 вычисления значений функций нечеткой переменной, блок 12 сравнения, группу 13 1 - 13 3 элементов И, генератор 14 тактовых импульсов, блок 15 управления, блок 16 вычисления значений функции принадлежности, блок 17 вычитания, группу элементов И 18, счетчик 19, регистры 20, 21 памяти, группу 22 1 - 22 N регистров памяти. Поставленная цель достигается за счет введения новых связей и блоков. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Фиг. 2

Фиг.з