基于A(yíng)RM+FPGA的真空凍干控制系統設計
加入技術(shù)交流群
GSM模塊實(shí)現工業(yè)現場(chǎng)的無(wú)線(xiàn)監測，本地PC可用于遠程控制，網(wǎng)絡(luò )PC可擴展為正在興起的網(wǎng)絡(luò )控制。嵌入式微處理器的選擇。由于該真空干燥系統要進(jìn)行大量的數據運算，需要較強的控制能力，需要有較多的USART接口，同時(shí)要有ADC轉換功能、LCD觸摸屏、USB口等，在微處理器選擇上，普通的8位、16位單片機已難以勝任，因此32位的嵌入式微處理器是比較好的選擇。本系統選擇INTEL PAX270，是一款基于32位Xscale核心的高性能、工業(yè)級的32位RISC微控制器，它具有極低的功耗，LCD控制器(最大支持64K色STN和1256K色TFT)提供1通道LCD專(zhuān)用DMA，8通道10比特ADC和觸摸屏接口，3通道UART(IrDA1．0，16字節TxFIFO，和16字節RX FIFO)／2通道SPI，2端口USB主機／1端口USB設備(1．1版)，PWM通道(4路輸出)，以及多達119個(gè)中斷源，這款微控制器特別適合自動(dòng)化應用，并適用于工業(yè)控制、醫療系統、訪(fǎng)問(wèn)控制和故障維護等應用領(lǐng)域。
FPGA器件的選擇。由于該系統包括了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的實(shí)現，需要大量RAM空間來(lái)保存中間參數和查表計算，同時(shí)還需要大量的通用I／O接口，用于輸入輸出模塊以及快速響應精確的PWM調制功能，因此用FPGA是比較好的選擇。這里選擇Altera公司推出的低成本Cyclone系列，型號為EP2C20。EP2C20內部有18752i邏輯單元，52個(gè)M4K RAM塊，共計239K位RAM，26個(gè)嵌入式18*18乘法器，4個(gè)鎖相環(huán)，資源非常豐富，可滿(mǎn)足系統設計要求。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/191907.htm
2 溫度與真空度控制模型
2．1 恒溫或按某預定溫度曲線(xiàn)的控制模型
溫度控制模型如圖2所示。溫度控制采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )模糊控制模型，設定值和測定值經(jīng)過(guò)模糊劃分后，同時(shí)送入神經(jīng)模糊控制網(wǎng)絡(luò )，生成模糊控制子集，通過(guò)轉化器產(chǎn)生。PWM脈寬調制用的頻率值與占空比，然后生成PWM驅動(dòng)信號，驅動(dòng)電力電子器件，電源輸出給紅外石英管，對真空箱進(jìn)行加熱。通過(guò)溫度傳感器及調整電路，形成溫度值和溫度變化率，根據溫度值和溫度變化率控制器對輸出頻率和占空比進(jìn)行調整。
2．2 恒真空度或按某預定真空曲線(xiàn)的控制模型
真空度的控制模型與上述溫度控制模型結構相似，不同的是神經(jīng)模糊控制網(wǎng)絡(luò )的輸出不是直接用于電機的控制驅動(dòng)，而是把輸出的頻率量轉換成變頻器的遠程控制信號，通過(guò)RS485接口控制變頻器的啟動(dòng)、停止和頻率設置，如圖3所示。
2．3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )選擇與仿真
根據上述控制模型，比較成熟的BP網(wǎng)絡(luò )選擇的控制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )如圖4所示。神經(jīng)模糊控制器在輸入／輸出參量的選擇，以及模糊論域和模糊子集的確定方面，與一般的模糊控制器沒(méi)有什么區別，只是在推理手段上引入了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )。
以真空度控制為例來(lái)驗證控制模型的精確程度。令x1~x7為輸入真空度的模糊子集，x8~x14為輸入真空度變化的模糊子集，y1~y8為輸出空置量的模糊子集，從表1可以看出，共有16條控制規則。例如，當真空度為合適，變化率為零時(shí)，抽空時(shí)間應該為短，這個(gè)樣本可以表示為：
評論