基于A(yíng)RM電冰箱模糊控制系統仿真設計

2.3 解模糊

本系統采用加權平均法（重心法）[1]來(lái)求的輸出的精確量U 的值：
（2.3.1）

其中 則

…. （2.3.2）

其中，Ci為論域對應值

圖2.3是模糊控制系統輸出曲面觀(guān)測器的輸出面。

在MATLAB命令窗口中鍵入simulink 建立一 wen.mdl文件如圖2.4，對模糊控制系統
進(jìn)行仿真，得到曲線(xiàn)如圖2.5?？梢钥闯?，仿真輸出曲線(xiàn)超調量有點(diǎn)大，但系統反應較快即調節時(shí)間短，系統也比較穩定。單從仿真來(lái)看模糊控制切實(shí)可行。

3 在ARM上實(shí)現模糊控制器

3.1硬件設計

本文采用的微處理器是PHILIPS公司出品的Lpc2214［3］。這是一款支持實(shí)時(shí)仿真、嵌入式跟蹤、在系統編程和在應用編程的ARM7TDMI-STMCPU微處理器，ARM7TDMI是目前低端的ARM核。微處理器LPC2214對代碼規模有嚴格的控制，這種可以使用16位Thumb的模式將代碼規模降低超過(guò)30%，而性能的損失卻很??；由于這款微處理器具有很高的代碼處理速度、極低的功耗、多個(gè)32 位定時(shí)器、8路10位的ADC、PWM輸出以及多達9個(gè)外部中斷等特點(diǎn)；微處理器芯片自帶16K字節的片內靜態(tài)RAM和256K字節的片內閃存Flash，都可以用來(lái)存儲數據或代碼；Lpc2214是144腳封裝，是一款總線(xiàn)開(kāi)放的微處理器，允許直接連接并行存儲芯片；由于內置了串行通信接口，它也適合于通信和各種類(lèi)型的應用。系統框圖如圖3.1所示。

3.2軟件設計

當論域為離散時(shí)，經(jīng)過(guò)量化后的輸入量的個(gè)數是有限的。因此可以針對輸入的不同組合離線(xiàn)計算出相應的控制量，從而組成一張控制表，實(shí)際控制時(shí)只要直接查這張控制表即可，在線(xiàn)的運算量是很少的。

由于LPC2214內存足夠大，無(wú)需考慮內存之憂(yōu)。在LPC中如何實(shí)現控制規則表是整個(gè)系統的關(guān)鍵所在，本系統采用二維矩陣形式存儲控制規則表，假設二維矩陣為control[13][13]。在LPC2214只能存儲數字量，故在內存中模糊語(yǔ)言用十六進(jìn)制表示：輸入量E,DE量化后分別為x, y,且x,y＝｛-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6｝,在A(yíng)RMz中則對應a,b=｛0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12｝。假設E量化后x=-5, y=2,在A(yíng)RM中對應a=1,b=8查表時(shí)只需查control[1][8]則這樣表示無(wú)論從數據管理還是從查表方便而言，都具有極大的優(yōu)勢。

這種離線(xiàn)計算、在線(xiàn)查表的模糊控制方法比較容易滿(mǎn)足實(shí)時(shí)控制的要求。這種離線(xiàn)計算采用MATLAB計算出控制表，然后以二維矩陣形式存儲在ROM中，供在線(xiàn)查表。

另外，本設計還有一優(yōu)點(diǎn)，就是模糊控制結合傳統控制方法PID控制，其中TP＝6，TI＝0.001，TD＝1；軟件判斷E的大小范圍。

當E>+6℃或E-6℃時(shí)，系統自動(dòng)跳到PID控制程序段，使系統能快速響應；

當-6℃
在A(yíng)RM中實(shí)現模糊控制時(shí)，模糊化采用單點(diǎn)模糊集合，如果輸入量數據x0是準確的，則通常將其模糊化為單點(diǎn)模糊集合。設模糊集合用A表示，則有3.2.1
（3.2.1）

模糊集合的隸屬度函數，根據論域為離散和連續的不同情況，隸屬度函數也有離散和連續兩種方法。本設計中隸屬度函數采用離散方法，也就是連續隸屬度簡(jiǎn)單離散化。解模糊用的仍然是重心法，只不過(guò)在求模糊控制規則表時(shí)，已用到這一步?？刂浦鞒绦蛉鐖D4.1所示，模糊控制程序如圖4.2所示。

4 結論

模糊控制方法是一種的解決非線(xiàn)性、大滯后環(huán)節、變參數對象控制方法［4］，對無(wú)法取得數學(xué)模型或數學(xué)模糊相對難求的系統可以取得比較滿(mǎn)意的效果。而且借助于MATLAB的模糊工具箱（fuzzy logic）和simulink仿真可以快速方便地設計仿真模糊控制系統。尤其是在家用電器的控制中模糊控制取得了越來(lái)越來(lái)廣泛的應用，具有重大的實(shí)用意義。

本文作者創(chuàng )新點(diǎn)為在A(yíng)RM中用二維矩陣實(shí)現模糊控制表，簡(jiǎn)單易行、速度快、足以滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性要求。