并行可重构模糊控制器的在系统设计

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1、25卷第9期2008年9月微电子学与计算机MICROEU三moNICS&COMPUTERVd．25No．9September2008并行可重构模糊控制器的在系统设计房建东，郭振兴(内蒙古工业大学信息工程学院，内蒙古呼和浩特010051)摘要：为使模糊控制器具有计算并行性及在系统可重构性，通过系统可编程逻辑器件，采用自顶向下模块化方法，设计一种通用型模块化模糊控制器．按照功能要求对模糊控制器功能模块进行划分，并设计了各模块相应的逻辑结构，以及带有复位功能的模糊控制器的数字逻辑实现方案，然后设计了模糊控制器的VHDL程序．最后通过实验测试分析，验证了

2、系统的可行性．关键词：模糊控制器；在系统可编程；并行计算；可重构中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1000—7180(2008)09—0124—04TheDesigninSystemofParallelReconfigurableFuzzyControllerFANGJian—dong。GUOZhen—xing(CollegeofInformationEngineering，InnerMongoliaUniversityofTechnology，Huhhot010051，China)Abstract：Based013thefuzzye

3、ontm

4、lerrequirementofpardldcalculatingandreconfigurableinsystem，a1xewkindofmodulesystemforreeonfigurablemodularfuzzycontrollerisdesignedandrealizedbyprogrammablelogicdeviceinsystem．Inthisdesign，themodulesofreoonfigurablemodularweredividedaccordingtOthefunctionalrteeds，013．the

5、basisofthisdivisionthelogicstructureofdifferentmodules0．831beobtained，andthefuzzycontrollerlogicprojectwithresetfunctionisdesigned．Bytheconsiderationofthefuzzyoontmllercharacteristic，softwareprocedureproce88ofVHDLissgiven．Final—lY，thetestandanalysisofexperimentsprovedthefeasi

6、bilityofthissystemdesign．Keywords：fuzzylogiccontroller；programmableinsystem；parallelcalculate；re耐igurable1引言近年来，随着思维科学的发展，涌现出了许多新的模糊理论，如模糊数据库、模糊图论、模糊网络、模糊逻辑、模糊知识表示等，模糊理论越来越多的被应用到工程实践中⋯1．模糊控制器的实现方式主要有两种：一种是应用通用计算机或单片机加上模糊控制算法软件，另一种是使用通用或专用模糊控制芯片，特点是使用硬件实现模糊算法，推理速度快、实时性好、可靠性高、便

7、于修改模糊规则和隶属度函数等12-3J．随着EDA技术的发展，使用硬件语言设计FPGA(FieldProgrammableGateArray)成为一种趋势．FPGA器件采用标准化结构，具有体积小，集成度高，功耗低，并行运算速度快，可重构等特点，同时收稿日期：2008—03—13基金项目：国家电子信息产业发展基金项目(2007329)具有可移植性强、通用性强等优势[4-5J．文中采用自顶向下的模块化设计方法，用FPGA芯片设计一种具有并行计算、可重构特点的通用型模糊控制器．2模糊控制器设计结构通用模糊控制器的结构及模糊推理流程如图1所示．它由知识库

8、、模糊化、模糊推理和清晰化(反模糊化)四个部分构成．知识库中包含了具体应用领域中的知识和要求的控制目标，通常由数据库和模糊控制规则库两部分组成，用来提供模糊量的隶属度函数和控制规则．模糊化模块的作用是根据制定的模糊隶属度函数，将输入的精确量转换成模糊化量，得到相应的模糊量及隶属度．同时，知识库向模糊推理模块提供控制规则，由模糊推理模块执行推理过第9期房建东，等：并行可重构模糊控制器的在系统设计125程．模糊推理是模糊控制器的核心，具有模拟人的基于模糊概念的推理能力，该推理过程是基于模糊逻辑中的蕴含关系及推理规则进行的，推理结果为模糊量．清晰化模块

9、的作用是将模糊推理得到的控制量(模糊量)变换为实际用于控制的清晰量．眦MFElI域竺I薛=：：娶．婢：——1誉到麓图1模糊控制器结构及模