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基于FPGA的模糊PID控制器設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2012-12-21 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

1.1 增益模塊
在PDFLC模塊的輸入和輸出部分各包含一個(gè)增益模塊。增益模塊中為兩輸入一輸出模塊。兩個(gè)輸入變量分別為來自外部的輸入變量和不同模式下對(duì)應(yīng)的增益系數(shù),它們的乘積作為該模塊的輸出。每個(gè)增益模塊各包含一個(gè)8 b的鎖存器,用于存儲(chǔ)增益系數(shù)的值,該值的具體數(shù)值取決于工作在哪個(gè)工作方式。增益模塊的結(jié)構(gòu)如圖3所示。

本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/159601.htm

d.JPG


1.2 模糊化挨塊
模糊化過程是使用兩個(gè)模糊器模塊完成的,每一個(gè)變量對(duì)應(yīng)一個(gè)模糊器模塊。每一個(gè)模糊器模塊輸入一個(gè)變量,產(chǎn)生四個(gè)輸出,即表示兩個(gè)主動(dòng)模糊集序列的i和i+1,及變量所對(duì)應(yīng)的隸屬度μi和μi+1。模糊器模塊由三部分構(gòu)成:存儲(chǔ)器、轉(zhuǎn)換器和增量器。存儲(chǔ)器模塊用作查找表,存放的是每個(gè)輸入變量的隸屬度值和主動(dòng)模糊集數(shù)。
存儲(chǔ)器模塊中每個(gè)字節(jié)被分為兩個(gè)部分。第一部分表示第一個(gè)主動(dòng)模糊集的序列號(hào),第二個(gè)主動(dòng)模糊集的序列號(hào)是通過增量器在第一個(gè)主動(dòng)模糊集序列號(hào)上加1獲得的。字節(jié)的第二部分,表示第一個(gè)主動(dòng)模糊集中輸入變量的隸屬度數(shù)值。在第二個(gè)主動(dòng)模糊集中,輸入變量的隸屬度值是1減去第一個(gè)輸入變量的隸屬度值。即兩個(gè)連續(xù)模糊集的隸屬度值之和為1,用式(3)表示:
μi+μi+1=1 (3)
1.3 推理機(jī)模塊
設(shè)計(jì)中使用的推理機(jī)模塊是建立在主動(dòng)規(guī)則選擇機(jī)制上的。主動(dòng)規(guī)則選擇器模塊使用的信息來源于模糊器中的主動(dòng)模糊集,且僅發(fā)主動(dòng)規(guī)則。通過這種方式使用模糊選擇器,可使被處理的規(guī)則的數(shù)目減少很多,主動(dòng)規(guī)則數(shù)目用式(4)表示:
N=Vm (4)
式中:N為主動(dòng)規(guī)則數(shù)目;m為輸入數(shù);V為重疊模糊集的最大數(shù)目。在設(shè)計(jì)中,假設(shè)m=2,V=2,則每次主動(dòng)規(guī)則的數(shù)目為Vm=22=4個(gè)。
除了主動(dòng)規(guī)則選擇器模塊,推理機(jī)還有另外兩個(gè)模塊。規(guī)則存儲(chǔ)模塊和最小電路模塊。3個(gè)模塊的連接圖如圖4所示。

h.JPG


1.4 解模糊化模塊
解模糊化是在解模糊器中完成的,采用的是重心法,用式(5)表示:
i.JPG
式中:N為規(guī)則數(shù);μk為第k條規(guī)則的適應(yīng)度;βk為第k條規(guī)則輸出隸屬度函數(shù)的解模糊化數(shù)值。

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