基于FPGA的模糊控制器的设计与实现

论文题目: 基于FPGA的模糊控制器的设计与实现

论文类型: 硕士论文

论文专业: 控制理论与控制工程

作者: 赵东方

导师: 朱伟兴

关键词: 模糊控制,模糊逻辑控制器,现场可编程门阵列,硬件描述语言

文献来源: 江苏大学

发表年度: 2005

论文摘要: 模糊控制是智能控制的重要组成部分,它能对那些不能建立精确数学模型的场合进行有效的控制;近年来,FPGA及EDA技术发展迅速。本论文就是要结合这两种先进技术,在一块FPGA芯片上实现一个双输入单输出的模糊控制器,并尝试将ADC和DAC集成在该芯片中,以简化系统设计。首先阐述了模糊控制的理论基础,重点介绍了双输入单输出的模糊控制算法;然后在简单介绍FPGA结构和VHDL语言的基础上,采用自顶向下的设计方法,应用主流EDA工具进行模糊控制各模块的设计,并对每个模块进行仿真;最后将各模块组成一完整的模糊控制器,在EDA工具上进行仿真验证和编程下载,并用一个温度控制实验验证了控制器的功能,证明该控制器满足一般控制应用的要求。本论文是以VHDL和FPGA为代表的现代数字系统设计技术在智能控制领域应用的一个尝试,拓宽了模糊控制器的实现形式,相比于传统的以单片机为载体的模糊控制器,在系统的简单性、实时性和经济性方面都有显著的增强,是一种值得采用的方法。由于在算法的处理上采取了一定的简化,所以损失了一定的精度。今后可以在算法上进行完善,设计出高精度的模糊控制器。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 模糊控制概述

1.2 研究背景

1.3 本文所做的工作

第二章模糊控制的算法原理

2.1 前言

2.2 模糊集合

2.2.1 明确集合

2.2.2 模糊集合

2.2.3 明确集合与模糊集合的比较

2.2.4 模糊集合的基本运算

2.3 模糊数与隶属函数

2.3.1 模糊数

2.3.2 常用的隶属函数

2.4 模糊关系

2.4.1 模糊关系的基本运算

2.4.2 模糊关系的合成运算

2.4.3 模糊蕴含

2.5 模糊逻辑控制器

2.5.1 模糊化接口

2.5.2 数据库

2.5.3 规则库

2.5.4 模糊推理逻辑

2.5.5 解模糊化接口

2.5.6 本章小结

第三章基于FPGA的数字系统设计介绍

3.1 概述

3.2 FLEX 10K系列FPGA结构功能描述

3.3 硬件描述语言VHDL

3.3.1 VHDL语言简介

3.3.2 电路设计的几个主要层次

3.3.3 VHDL开发流程

3.3.4 VHDL与原理图输入法的关系

3.4 MAXPLUS2简介

3.5 本章小结

第四章双输入-单输出模糊控制器的数字设计

4.1 模糊逻辑控制器

4.1.1 模糊化接口FI

4.1.2 推理决策逻辑DML

4.1.3 解模糊化接口DFI

4.1.4 锁存器电路设计

4.1.5 模糊控制器各模块的连接

4.2 数字滤波器设计

4.3 ∑-△D/A转换器的设计

4.3.1 ∑-△变换的原理

4.3.2 ∑-△DAC的结构

4.4 A/D转换器及其采样控制电路设计

4.4.1 逐次逼近型A/D转换器的设计

4.4.2 采样控制电路设计

4.5 本章小结

第五章模糊控制器的数字实现

5.1 模糊控制系统的结构

5.2 FPGA实现及验证

5.3 本章小结

第六章总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

附录: 攻读硕士学位期间发表的论文

发布时间: 2009-06-18

参考文献

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[7].基于模糊示例学习的模糊控制器[D]. 李艳.河北大学2001
[8].基于遗传算法的中央空调模糊控制器的研究[D]. 张升.东北大学2014
[9].多变量融合T-S模糊控制器的设计[D]. 吴楠.华北理工大学2018
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