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1、日立单片机模糊控制开发平台及其应用
2、第1内容加载中...这些语言要素构成了模糊控制语言（FCL）的基本成分。采用面向对象的描述方法，优点是能很自然的描述模糊控制系统。1.2开发平台的编辑器我们在平台中集成了各种对象编辑器（见图1），主要有：·项目结构图编辑器；·变量／隶属函数编辑器；·模糊控制规则库编辑器，分别有：规则库矩阵编辑器、规则库表格编辑器、规则库文本编辑器；·文本编辑器，对受控对象模型或过程单元或全系统进行文本编辑。1.3开发平台的调试功能模糊控制系统的调试可以单步或快速执行，可以设定计算步距、采样时间等参数。平台设有各种调试窗：·变量观察窗。可观察各种变量的数据变化，并记录所有
3、测试数据到文件。·变量曲线窗。可显示变量的时间曲线或显示反映任意两变量相互关系的相平面图。·规则调试窗。可图形显示1条规则单步或快速运行时的激活情况。500)this.style.ouseg(this)">·规则库调试窗。可显示规则库总体单步或快速运行时的全局情况。·受控对象图形窗。可在调试运行中，动态显示用户用DLL动态连接库定义的受控对象运动的三维运动图形。·三维控制曲面窗。可显示反映任意2入和1输出变量控制关系的三维曲面图。还可用三维图形显示算子“AND”和“OR”的运算特性。·模型／过程单元运算。平台上集成有解释执行器，可对用户用描述语言编写的对象数学模型进行解释执行。由于用户可以
4、任意定义受控对象的数学模型（包括非线性对象），这无疑为用户设计系统带来了极大的灵活性；同时，用户还可以在过程单元内添加各种自定义控制算法，构成常规控制＋模糊控制的复合控制系统。·C语言调试器。在开发平台内部集成了C语言调试环境，可对平台自动生成的模糊控制C语言程序进行单步、断点和高速运行调试，以便用户了解模糊控制程序的执行过程，观测产生的各种数据。上述强大的调试功能，使用户对各条模糊控制规则的控制作用、活跃程度、规则库的总体控制效果、变量的变化情况能够一目了然（见图2）。500)this.style.ouseg(this)">2温度模糊控制系统硬件的构成2.1温度控制系统的原理图温度控制系
5、统如图3所示。这里，Et=Tt-Set_temp，Eh=Th=Set_temp，El=T1-Set_temp。500)this.style.ouseg(this)">其中：Tt表示目标传感器的检测值，Th表示热端传感器的检测值;T1表示冷端传感器的检测值，Set_temp表示理想设定输入值;Ch为模糊控制器的输出，用于控制热端加热器的开度；Cl为模糊控制器的输出，用于控制冷端制冷器的开度；Pop)、6位LED显示３路（T1，Tt，Th）温度检测值、4位LED显示控制策略（Cl，Ch）。8个按键，其中2个数字增减键、6个功能键。用户通过按键设定控制目标（即要达到的温度值），CPU根据模糊控制
6、规则库，分别控制流经制冷器和加热器中的电流大小，使受控对象（金属板）加热或降温。控制过程中，金属板的温度变化由3路传感器检测，经过放大电路和A/D转换后，由CPU检测，从而实现反馈模糊控制。2.4定义变量隶属函数和规则库如图1所示，系统的控制结构已确定。定义3个输入变量Et、Eh、El均为相同的三角形隶属函数。5个隶属函数成员的坐标分别为：VN(-127，1-2.5,1-1.27,0),N(-2.5,0-1.27,10,0),Z(-1.2,00,11.2,0),P(0,01.2,12.5,0),VP(1.2,02.5,11.27,1)。定义2个输出变量Ch、Cl均为相同的单点集隶属函数。3
7、个隶属函数成员的坐标为：OFF(0),MED(75),ON(99)。两个规则库的内容见图1，各有24条规则。３对象的仿真数学模型（MODEL）为了在PopFuzzy中观察所设计系统的闭环工作状况，需要提供受控对象的仿真数学模型，以便为模糊系统的闭环控制提供模拟的对象检测数据。参见图3，我们先求Tt（简写为T）与Ch和Cl之间的关系。假定本温度受控对象的数学模型为：T(S)/P(S)=G(s)式中G(S)=1/(AS+1)。闭环系统的数学微分方程为：AdT/dt+T=P其中P为Pop=50，系统时间常数A=200s，采样周期D=timestep秒。上述已获得仿真数学模型所有必须参数。按普通C
8、语言的格式，将（1）～（3）式输入到数学模型文本编辑部中，就完成了数学模型的定义。运行该数学模型和已定义好的模糊控制器，所获得的仿真调试结果见图2。４PopFuzzy自动生成模糊控制程序在单片机芯片里固化的程序中，主程序用汇编语言人工编制，用于实现对显示、按键、A/D转换和系统中其它硬件的控制；双规则库模糊控制子程序则由平台自动生成。作为示范，模糊控制子程序由平台分别生成汇编和C语言2种版本。4.1模糊控制C语言执行程序
