基于ARM電冰箱模糊控制系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)

1 引 言

模糊控制理論的提出，為我們提供了一種新的控制方法。這種方法以微處理器構(gòu)成的模糊控制器為核心，以模擬人腦的思維方式為基本出發(fā)點(diǎn)，不需要我們對(duì)控制對(duì)象準(zhǔn)確建模，就能很好的解決非線性、大滯后環(huán)節(jié)、變參數(shù)對(duì)象的控制問(wèn)題［1］。依靠操作人員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)建立合理的模糊控制算法，就能使難控制的系統(tǒng)達(dá)到比較好的控制效果。

在電冰箱的控制中，溫度是主要的控制對(duì)象，控制的好就有顯著的節(jié)能效果。影響溫度變化的因素很多，如環(huán)境溫度的高低，冰箱本身的容積，開(kāi)冰箱門(mén)的次數(shù)，每次開(kāi)門(mén)的時(shí)間，冰箱中食物的多少，以及食物的種類和性質(zhì)等等。所以要想建立電冰箱溫度變化的精確數(shù)學(xué)模型是很困難的。因此可采用模糊控制解決。

在本設(shè)計(jì)中，模糊控制器輸入量為系統(tǒng)的誤差E和誤差變化率DE、輸出為系統(tǒng)的控制量U，因此模糊控制器的工作過(guò)程可以描述為：首先將模糊控制器的輸入量轉(zhuǎn)化為模糊量供模糊邏輯決策系統(tǒng)用，模糊邏輯決策器根據(jù)規(guī)則決定的模糊關(guān)系R，應(yīng)用模糊邏輯推理算法得出控制器的模糊輸出量。最后經(jīng)精確化計(jì)算得到的控制值去控制被控對(duì)象。

2 模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1輸入輸出

將傳感器測(cè)得的精確溫度在各自的變化區(qū)間上分為幾個(gè)檔次，使每檔對(duì)應(yīng)一個(gè)模糊集。我們?cè)O(shè)定電冰箱溫度升降范圍-15℃~+15℃之間變化，而輸入變化范圍為-15℃~+15℃，輸入變化率變化范圍為-6~6之間。將它分為6檔，并和模糊變量負(fù)大，負(fù)小，負(fù)零，正零，正小，正大一一對(duì)應(yīng)，所以K1=6/15=0.24，K2=6/6＝1，K3=15/6=2.5。

在MATLAB環(huán)境下，鍵入Fuzzy命令，進(jìn)入模糊邏輯上具箱［2］，在屏幕上出現(xiàn)帶有單輸入、單輸出、模糊規(guī)則的模塊系統(tǒng)，用戶雙擊輸入、輸出模塊，可進(jìn)行輸入、輸出變量的論域范圍、各個(gè)語(yǔ)臺(tái)變量的隸屬函數(shù)形狀等參數(shù)的編輯。并保存為wen.fis本例中3個(gè)變量的隸屬函數(shù)，它們的語(yǔ)言量值分別為:

E ={NB NS ZR PS PB}、DE={NB NS ZR PS PB}、U ={NB NS ZR PS PB}
輸入偏差E論域：“正大”（PB）多數(shù)取在+6℃附近、“正小”（PS）多數(shù)取在+2℃附近、“正零”（ZR）多數(shù)取在零左右一點(diǎn)附近、“負(fù)小”（BS）多數(shù)取在-2℃附近、“負(fù)大”（NB）多數(shù)取在-6℃附近。輸入變化率DE語(yǔ)言變量值和輸出U的語(yǔ)言變量值同輸入變量E;輸入隸屬度函數(shù)如圖2.1所示 ，輸出隸屬度函數(shù)如圖2.2所示

圖2.4仿真框圖