基于DSP的在线推理自校正模糊控制器的实现

论文摘要

模糊控制以模糊数学、模糊语言形式的知识表示和模糊逻辑规则推理为基础,采用计算机控制技术构成的一种具有反馈通道的闭环结构数字控制系统。模糊控制不依赖被控对象的精确数学模型,特别适用于对具有多输入—多输出的强耦合性、参数时变和严重非线性与不确定的复杂的系统和过程的控制。 数字信号处理是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科,也是现代控制理论（包括最优控制、人工智能、模式识别、神经网络、模糊控制）的基础。DSP芯片是一种具有特殊结构的微处理器。它的内部采用程序和数据分开的哈佛结构,具有专门的乘法器,广泛采用流水线结构,可在一个周期内完成一次乘法和一次加法,可以快速地实现各种数字信号处理算法。 目前,美国和日本在通用模糊控制器的研究、生产、使用方面走在世界前列,中国也在1995年自行研制成功第一代通用的模糊芯片。但这些模糊芯片需开发专用的微处理器,开发研制费用高;另外,这些控制器自校正能力差。因此本课题要解决的问题是利用DSP这种高速的微处理芯片替代原有的专用模糊控制微处理器,围绕模糊控制规则,以模糊推理算法作为控制系统核心,开发出适应不同环境,具有参数自校正能力的通用模糊控制器。这是该论文的一个创新点,这一研究应处于较先进的水平,有实际的应用意义。 本课题主要完成软、硬件设计两方面工作: 在硬件上设计上完成TMS320C203芯片和外部数据、程序存储器,A/D、D/A接口电路的设计,以及RS-232转换电路的设计。 软件上,实现在线推理的二维模糊控制算法,提供与上位机通信的接口程序,以接收自校正参数。 实验证明,所设计的模糊控制器具有较强的适应不同环境的能力。用所设计的控制器构成的闭环控制系统具有稳定性好、超调量小、调节时间快的优点。并且,这一模糊控制器有较高的性能价格比。在进一步

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景与意义
• 1.1.1 模糊控制的发展现状与发展前景
• 1.1.2 DSP（ DlGITAL SIGNAL PROCESSING ）芯片的结构特点
• 1.2 本课题所进行的工作
• 本章小结
• 第二章 模糊控制系统的原理、设计与性能分析
• 2.1 模糊控制系统的组成、原理和特点
• 2.1.1 模糊控制系统的组成
• 2.1.2 模糊控制系统的基本工作原理
• 2.1.3 模糊控制系统的特点
• 2.2 模糊控制系统设计
• 2.2.1 模糊控制器结构的设计
• 2.2.2 隶属函数对系统控制性能的影响
• 2.2.3 量化因子、比例因子对系统控制性能的影响
• 本章小结
• 第三章 TMS320C203的结构、原理、性能分析
• 3.1 DSP的发展现状及应用
• 3.1.1 DSP的技术及 DSP芯片简介
• 3.1.2 DSP芯片发展
• 3.2 TMS320C203芯片的结构
• 3.2.1 TMS320C203的总线结构
• 3.2.2 中央处理单元 CPU
• 3.2.3 TMS320C203的时钟
• 3.2.4 TMS320C203的复位操作和中断系统
• 3.2.5 存储器及I/O空间
• 3.2.6 片内外外围设备
• 本章小结
• 第四章 TMS320C2000系列 DSP的开发工具及语言
• 4.1 CCS集成开发环境及使用
• 4.1.1 CCS的安装
• 4.1.2 C2000 CODE COMPOSER STUDIO
• 4.2 TMS320C2000系列的 DSP的开发语言
• 4.2.1 公共目标文件格式——COFF
• 4.2.2 基于 C语言的 DSP的开发
• 4.2.3 基于 C语言和汇编的混合编程的 DSP的开发
• 本章小结
• 第五章 模糊控制器的硬件设计
• 5.1 TMS320C203芯片各引脚分布与功能
• 5.2 主要硬件设计说明
• 5.2.1 存储器的外扩
• 5.2.2 时钟电路的设计
• 5.2.3 复位电路的设计
• 5.2.4 模数转换 A/D和数模转换 D/A的设计
• 5.2.5 异步串行通信端口RS-232电路的设计
• 5.2.6 反馈和滤波电路的设计
• 5.2.7 功率放大电路的设计
• 5.2.8 LED显示电路的设计
• 5.2.9 电源电路的设计
• 本章小结
• 第六章 模糊控制器的软件设计
• 6.1 TMS320C203的中断向量表和主程序
• 6.1.1 中断向量表
• 6.1.2 主程序
• 6.2 定时器中断子程序
• 6.2.1 模糊规则的确定
• 6.2.2 采样、滤波程序
• 6.2.3 模糊化程序
• 6.2.4 模糊推理程序
• 6.2.5 清晰化程序
• 6.2.6 A/D程序
• 本章小结
• 第七章 模糊控制器性能验证
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 附录 模糊控制器硬件设计原理图