本文重要先容基于MATLAB的含糊控制体系计划、仿真以及含糊控制体系在ARM上的实现算法。MATLAB的含糊东西箱和simulink 提供了强大的成果，可以方便快速地计划含糊控制体系及其仿真。在ARM芯片上实现含糊控制算法，含糊控制表采取新要领二维矩阵存储，以便方便查问和办理，更好地餍足温度调理的及时性。

 

     含糊控制理论的提出，为我们提供了一种新的控制要领。这种要领以微处理惩罚器构成的含糊控制器为内核，以模仿人脑的头脑方法为根本出发点，不必要我们对控制东西正确建模，就能很好的办理非线性、大滞后关键、变参数东西的控制题目［1］。寄托操纵职员的履向来创建公道的含糊控制算法，就能使难控制的体系到达比较好的控制结果。

 

     在电冰箱的控制中，温度是重要的控制东西，控制的好就有明显的节能结果。影响温度变革的因素很多，如环境温度的曲折，冰箱本身的容积，开冰箱门的次数，每次开门的时间，冰箱中食品的多少，以及食品的种类和性子等等。以是要想创建电冰箱温度变革的正确数学模型是很困难的。因此可采取含糊控制办理。

 

     在本计划中，含糊控制器输入量为体系的偏差E和偏差变革率DE、输出为体系的控制量U，因此含糊控制器的事变进程可以形貌为：起首将含糊控制器的输入量转化为含糊量供含糊逻辑决定计划体系用，含糊逻辑决定计划器根据规矩决定的含糊干系R，应用含糊逻辑推理算法得出控制器的含糊输出量。末了经正确化谋略得到的控制值去控制被控东西。

 

     2 含糊控制体系的计划

 

     2.1输入输出

 

     将传感器测得的正确温度在各自的变革区间上分为几个档次，使每档映射一个含糊集。我们设置电冰箱温度起落范畴-15℃~+15℃之间变革，而输入变革范畴为-15℃~+15℃，输入变革率变革范畴为-6~6之间。将它分为6档，并和含糊变量负大，负小，负零，正零，正小，端正逐一映射，以是K1=6/15=0.24，K2=6/6＝1，K3=15/6=2.5。

 

     在MATLAB环境下，键入Fuzzy下令，进入含糊逻辑上具箱［2］，在屏幕上出现带有单输入、单输出、含糊规矩的模块体系，用户双击输入、输出模块，可举行输入、输出变量的论域范畴、各个语台变量的从属函数形状等参数的编辑。并生存为wen.fis本例中3个变量的从属函数，它们的语言量值分别为:

 

     E ={NB NS ZR PS PB}、DE={NB NS ZR PS PB}、U ={NB NS ZR PS PB}

输入毛病E论域：“端正”（PB）多数取在+6℃相近、“正小”（PS）多数取在+2℃相近、“正零”（ZR）多数取在零左右一点相近、“负小”（BS）多数取在-2℃相近、“负大”（NB）多数取在-6℃相近。输入变革率DE语言变量值和输出U的语言变量值同输入变量E;输入从属度函数如图2.1所示 ，输出从属度函数如图2.2所示

 

   

     2.2含糊规矩

  

      本体系采取IF E and DE then U 为含糊规矩。含糊干系为R＝E X DE X U; 含糊推理采取U =(E X DE )o R;

改体系的含糊规矩表如下表1

 

     2.3 解含糊

 

      本体系采取加权均匀法（重心法）[1]来求的输出的正确量U 的值：

           （2.3.1）

此中  则

….      （2.3.2）                                               

此中，Ci为论域映射值

 

      图2.3是含糊控制体系输出曲面观察器的输出面。

 

     在MATLAB下令窗口中键入simulink 创建一 wen.mdl文件如图2.4，对含糊控制体系

举行仿真，得到曲线如图2.5。可以看出，仿真输出曲线超调量有点大，但体系反响较快即调理时间短，体系也比较稳固。单从仿真来看含糊控制确切可行。

 

     3 在ARM上实现含糊控制器

 

     3.1硬件计划

 

     本文采取的微处理惩罚器是PHILIPS公司出品的Lpc2214［3］。这是一款支持及时仿真、嵌入式跟踪、在体系编程和在应用编程的ARM7TDMI-STMCPU微处理惩罚器，ARM7TDMI是如今低真个ARM核。微处理惩罚器Lpc2214对代码范围有严格的控制，这种可以利用16位Thumb的模式将代码范围低落高出30%，而性能的丧失却很小；由于这款微处理惩罚用具有很高的代码处理惩罚速率、极低的功耗、多个32 位定时器、8路10位的ADC、PWM输出以及多达9个外部停止等特点；微处理惩罚器芯片自带16K字节的片内静态RAM和256K字节的片内闪存Flash，都可以用来存储数据或代码；Lpc2214是144脚封装，是一款总线开放的微处理惩罚器，容许直连续接并行存储芯片；由于内置了串行通讯接口，它也得当于通讯和种种范例的应用。体系框图如图3.1所示。

 

     3.2软件计划

 

     当论域为分离时，颠末量化后的输入量的个数是有限的。因此可以针对输入的差别组合不在线谋略出相应的控制量，从而构成一张控制表，实际控制时只要直接查这张控制表即可，在线的运算量是很少的。

 

     由于LPC2214内存充足大，无需思量内存之忧。在LPC中怎样实现控制规矩表是整个体系的关键地点，本体系采取二维矩阵情势存储控制规矩表，假设二维矩阵为control[13][13]。在LPC2214只能存储数字量，故在内存中含糊语言用十六进制表现：输入量E,DE量化后分别为x, y,且x,y＝｛-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6｝,在ARMz中则映射a,b=｛0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12｝。假设E量化后x=-5, y=2,在ARM中映射a=1,b=8查表时只需查control[1][8]则如许表现无论从数据办理还是从查表方便而言，都具有极大的上风。

 

     这种不在线谋略、在线查表的含糊控制要领比较容易餍足及时控制的请求。这种不在线谋略采取MATLAB谋略出控制表，然后以二维矩阵情势存储在ROM中，供在线查表。

 

     别的，本计划另有一好处，便是含糊控制连合传统控制要领PID控制，此中TP＝6，TI＝0.001，TD＝1；软件果断E的大小范畴。

 

     当E>+6℃或E<-6℃时，体系主动跳到PID控制步伐段，使体系能快速相应；

     当-6℃<E<+6℃时，体系跳到含糊控制步伐段，使体系到达更好的控制结果；

     在ARM中实现含糊控制时，含糊化采取单点含糊聚集，要是输入量数据x0是正确的，则通常将其含糊化为单点含糊聚集。设含糊集实用A表现，则有3.2.1

     （3.2.1）

 

     含糊聚集的从属度函数，根据论域为分离和连续的差别环境，从属度函数也有分离和连续两种要领。本计划中从属度函数采取分离要领，也便是连续从属度大略分离化。解含糊用的仍旧是重心法，只不过在求含糊控制规矩表时，已用到这一步。控制主步伐如图4.1所示，含糊控制步伐如图4.2所示。

 

     4 结论

 

     含糊控制要领是一种的办理非线性、大滞后关键、变参数东西控制要领［4］，对无法获取数学模型或数学含糊相对难求的体系可以获取比较得意的结果。并且借助于MATLAB的含糊东西箱（fuzzy logic）和simulink仿真可以快速方便地计划仿真含糊控制体系。尤其是在家用电器的控制中含糊控制获取了越来越来遍及的应用，具有庞大的实用意义。

本文作者创新点为在ARM中用二维矩阵实现含糊控制表，大略易行、速率快、足以餍足及时性请求。

 

      参考文献

 

     [1] 孙增圻等编着. 智能控制理论域技能[M] 清华大学出版社. 广西科学技能出版社，.1997

     [2] 楼顺天,胡昌华,张 伟等. 基于MATLAB的体系阐发计划[M]. 西安电子科技大学出版社，2001

     [3] 周建功等编着. ARM嵌入式体系底子教程[M]. 北京航空航天大学出版社，2005

     [4] 尹 琦，曲 毅，含糊控制在单片机空调室温调理中的应用[J]，微谋略机信息，2005,第21卷，第7－2期