基于fpga的粮食干燥过程模糊预测控制研究

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1、4基于FPGA的粮食干燥过程模糊预测控制研究ProgrammableLogicDevice)技术的干燥机智能控制系统【251，采用温度、水分、仓位等多个传感器来检测有关信息。在循环式干燥机上进行试验，实现了干燥机正常可靠的各项操作和多种干燥作业。该研究不仅考虑干燥技术对干燥过程的影响，也从控制实现方法上考虑采用EDA等新技术给控制过程的实现提供一种新的方案。1．3模糊预测控制的研究现状自1965年Zadeh创立模糊集理论以及1974年M锄d疵提出模糊控制器后，模糊控制理论迅速发展起来，逐步在工业控制等领域得到广泛应用。模糊控制器根据一定的先验知

2、识，选择一组适当的参数，使得模糊控制器输出以一定精度逼近某一控制律轨迹，具有无需精确数学模型、强鲁棒性、强实时性、智能性、能模拟人的经验等特点，但处理时滞系统的控制效果不是很好。而预测控制非常适合运用于非线性、大滞后、不确定、多变量的复杂工业控制过程，将其与模糊控制结合运用，取长补短。模糊预测控制主要是基于预测控制中模型预测、反馈校正、滚动优化的机理，算法形式多种多样，也逐步在各个领域推广应用。睢刚等提出多变量模糊预测控制方法并将其应用于单元机组负荷控制系统【2们。仿真结果表明该方法是有效的，但存在随着控制输入变量数目增多，控制算法的计算量大大

3、增加的问题。诸静、黄杭美设计一个多变量复杂系统的多层结构智能控制器【27】，其特点在于模糊控制比例因子可以自调整。崔祜涛等提出了以模糊控制和非线性预测相结合的模糊预测控制律，利用恰当的函数展开预测非线性连续系统的响应，通过系统响应误差及其变化率的模糊变量确定性能测量值，由控制决策给出控制量。在巡航弹地形跟踪应用中的结果表明，模糊预测控制律具有精确的跟踪性斛2引。程琼等研究了非线性系统模糊预测控制的结构原理和算法原理，提出了模糊模型的在线递推修正公式，结果表明非线性模糊预测控制可以有效的避免系统中的行为变量越过上、下界值，成为无超调、无振荡的控制

4、【29】。刘斌等提出一种预测模糊控制算法，并将该算法用于工业电阻炉的实时温度控制。算法中，预测控制负责提高控制精度，模糊控制负责为实时控制提供预测模型未收敛时的控制量及模型收敛后的修正前控制型30j。实验结果说明，对电阻炉这类具有大时滞、大惯性及严重非线性的较复杂的控制对象，该电阻炉温度的预测模糊控制算法是有效的。方千山和王永初提出一种结合模糊控制的推理能力和神经网络强学习能力的模糊神经网络预测控制模型【31】。该模型用模糊聚类来确定优化模糊规则，以决定神经网络隐含节点数，避免网络结构过于复杂所致的不良影响。孙建平等提出一种模糊自适应预测控制算

5、法，采用计算量较少的单值MAC的第一章绪论5系统设计与实现的复杂性，高了系统的实时性。通过火电厂主汽温控制试验，证明该算法具有较强的负荷适应性【321。汪海峰、诸静介绍了模糊预测控制在水泥回转窑分解炉出口温度控制中的应用。应用结果表明，引入模糊预测控制后，系统的控制效果明显优于PID的模糊控制相比，系统的稳定性也有所提高【弱】。王俊等将模糊控制和模糊预测算法结合，运用在造纸过程控制中，采用容错控制方式，引入负压信号解决定测量仪精度和可靠性较差的问题，并采用二级控制结构，缩短了定量环节的响应时间，提高了控制精度【341。1．4FPGA的发展及应用

6、自1985年起，FPGA得到了快速的发展，成为集成电路产业发展闪烁的一角，尤以Xilillx和Altera公司生产的产品发展最为突出【35l。FPGA属于嵌入式技术的范畴，在结构上主要分为可编程逻辑单元、I／O模块和内部互连三个部分，主要有查找表结构、多路开关结构和多级与非门结构三种类型【36】。随着技术的发展，FPGA更趋向于大规模、高集成度、高速高性能、低价格等方向发展，嵌入IP核资源的FPGA也成为大家关注的一个方面【35。。目前，FPGA在数据采集等控制领域【3“o】、传输流复用器、ADSL(Asyn[ⅡIletricalDigital

7、SubscriberL00p，非对称数字用户环路)协议处理、变频器等DSP和数字图像处理领域【41451都得到了广泛的应用。Actel与ASIC(ApplicationSpeci6cInte刚edCircuit，专用集成电路)制造商甚至联合设计嵌入式FPGAIP，应用于机顶盒、网络领域、汽车市场等【删。FPGA以其特点将逐步成为数字设计领域复杂数字硬件电路开发的理想选择。1．5问题的提出及主要研究内容由以上综述可以看出，国外对粮食干燥过程控制的研究主要有模型预测控制和人工神经网络预测控制。模型预测控制通过微分方程、传热传质方程等建立模型比较复杂

8、，而人工神经网络预测控制模型的建立更复杂，并且数据量比较庞大。国内近年来比较集中研究模糊控制、神经网络控制等智能专家系统以及通过在线检测获取数据进行实