基于FPGA的模糊PID控制器設計

1．2 模糊化挨塊
模糊化過程是使用兩個模糊器模塊完成的，每一個變量對應一個模糊器模塊。每一個模糊器模塊輸入一個變量，產生四個輸出，即表示兩個主動模糊集序列的i和i+1，及變量所對應的隸屬度μi和μi+1。模糊器模塊由三部分構成：存儲器、轉換器和增量器。存儲器模塊用作查找表，存放的是每個輸入變量的隸屬度值和主動模糊集數。
存儲器模塊中每個字節(jié)被分為兩個部分。第一部分表示第一個主動模糊集的序列號，第二個主動模糊集的序列號是通過增量器在第一個主動模糊集序列號上加1獲得的。字節(jié)的第二部分，表示第一個主動模糊集中輸入變量的隸屬度數值。在第二個主動模糊集中，輸入變量的隸屬度值是1減去第一個輸入變量的隸屬度值。即兩個連續(xù)模糊集的隸屬度值之和為1，用式(3)表示：
μi+μi+1=1 (3)
1．3 推理機模塊
設計中使用的推理機模塊是建立在主動規(guī)則選擇機制上的。主動規(guī)則選擇器模塊使用的信息來源于模糊器中的主動模糊集，且僅發(fā)主動規(guī)則。通過這種方式使用模糊選擇器，可使被處理的規(guī)則的數目減少很多，主動規(guī)則數目用式(4)表示：
N=Vm (4)
式中：N為主動規(guī)則數目；m為輸入數；V為重疊模糊集的最大數目。在設計中，假設m=2，V=2，則每次主動規(guī)則的數目為Vm=22=4個。
除了主動規(guī)則選擇器模塊，推理機還有另外兩個模塊。規(guī)則存儲模塊和最小電路模塊。3個模塊的連接圖如圖4所示。

1．4 解模糊化模塊
解模糊化是在解模糊器中完成的，采用的是重心法，用式(5)表示：

式中：N為規(guī)則數；μk為第k條規(guī)則的適應度；βk為第k條規(guī)則輸出隸屬度函數的解模糊化數值。