基于FPGA的模糊控制器設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、模糊控制是智能控制的重要組成部分，能夠?qū)﹄y以建立精確數(shù)學(xué)模型的控制對象進(jìn)行有效的控制，因此具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，如專家系統(tǒng)、數(shù)字信號處理、過程控制、通訊系統(tǒng)等。傳統(tǒng)的模糊推理系統(tǒng)使用高級語言由軟件實現(xiàn)，或基于通用型微處理器實現(xiàn)，但都具有局限性。考慮到模糊運算的特征，更接近并行處理數(shù)據(jù)方式，因此模糊控制更適合由專用電路實現(xiàn)，不但能提高處理速度，而且能提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。 現(xiàn)場可編程邏輯門陣列(FPGA)的邏輯可編程性使其具備實現(xiàn)專用集成

2、電路的能力，滿足片上系統(tǒng)設(shè)計的要求，成為可編程邏輯器件的發(fā)展趨勢。本文將FPGA技術(shù)與模糊控制理論相結(jié)合，設(shè)計并實現(xiàn)了全新的基于FPGA技術(shù)的模糊控制器，充分利用FPGA的高速并行數(shù)據(jù)處理能力，為模糊控制器的實現(xiàn)建立了硬件平臺。以分段二次多項式曲線擬合模糊隸屬度函數(shù)，不需對各類隸屬度函數(shù)分別設(shè)計；以激活機(jī)制模糊推理規(guī)則實現(xiàn)模糊推理，減少系統(tǒng)計算量，且不影響正確模糊控制量的輸出；以對數(shù)減法運算替代除法運算，提高了數(shù)據(jù)處理速度，保證系統(tǒng)的實

3、時性。將模糊控制器中的運算做適當(dāng)分解，在FPGA上設(shè)計十級流水線結(jié)構(gòu)實現(xiàn)模糊運算，并可針對不同的控制對象調(diào)整模糊控制器的隸屬度函數(shù)和模糊規(guī)則。 將此模糊控制器用作DC/DC變換器的數(shù)字控制器，首先分析變換器的數(shù)學(xué)模型，設(shè)定模糊控制器相關(guān)參數(shù)；在MATLAB/Simulink環(huán)境下使用PLECS工具箱對DC/DC變換器建模，仿真結(jié)果驗證了該模糊控制器的可行性；使用XilinxXC3S500EFPGA芯片實現(xiàn)模糊控制器，獲得良好的實