一种基于存储器地址映射的二维模糊控制器

摘要

本发明涉及一种基于存储器地址映射的二维模糊控制器。包括设在线路板(10)上模糊控制电路，其特征是模糊控制电路由减法器IC

说明书

                            技术领域

本发明涉及模糊控制器，具体涉及一种基于存储器地址映射的二维模糊控制器。

                            技术背景

对于许多很难建立精确教学模型的不确定性复杂的被控对象或过程，采用智能控制策略是一种较好的选择。其中模糊控制是一种应用得比较成功的智能控制策略。目前，模糊控制技术已在工业过程、运载工具、机器人和家用电器中得到广泛应用。用于工业过程、运载工具和机器人的模糊控制系统较为复杂，编写模糊控制程序难度较大。专家们通过深入研究模糊集合论及其应用，提出了模糊控制查询表，为模糊控制技术的应用起了较大的促进作用。可以在模糊控制查询表的基础上设计结构简单、控制性能较好的简单模糊控制器。简单模糊控制器根据不同的误差和误差变化率计算好相应的控制输出量，制作成模糊控制查询表，大大减小了模糊控制程序编写的难度，利用计算机开发一个实用的模糊控制系统，就不再需要编写模糊化、模糊推理和逆模糊化等程序，仅仅编写几句查表语句即可。然而，用于电冰箱、空调、微波炉、洗衣机、电饭煲等家用电器及其它设备的模糊控制器，由于体积、成本等因素的限制，常采用单片机等微型控制装置来开发所需要的模糊控制器，其控制系统和程序开发等工作仍然非常烦琐。

                         发明内容

本发明的目的是提供一种基于存储器地址映射的二维模糊控制器，它能把模糊控制查询表的控制输出量直接存储在存储器中，以误差和误差变化率作为地址，并通过地址映射直接输出控制量来控制被控对象，而且电路简单、体积小、响应速度快，抗干扰能力强，应用简便。

本发明所述的一种基于存储器地址映射的二维模糊控制器，包括设在线路板上的模糊控制电路，其特征是模糊控制电路由减法器IC₁，与减法器IC₁连接的A/D转换器IC₂，与A/D转换器IC₂连接的锁存器[I]IC₃和锁存器(II)IC₄，与锁存器[I]IC₃和锁存器[II] C₄连接的存储器IC₅，与存储器IC₅连接的锁存器[III]IC₆，与锁存器[III]IC₆连接的D/A转换器IC₇，与D/A转换器IC₇连接的信号调理电路IC₁₁，与信号调理电路IC₁₁连接的信号放大电路IC₁₂，分别与A/D转换器IC₂、锁存器IC₄和时序控制电路IC₁₀连接的与门IC₈，分别与A/D转换器IC₂、锁存器IC₃和时序控制电路IC₁₀连接的二分频控制逻辑电路IC₉组成，时序控制电路IC₁₀的输出端与锁存器[III]IC₆连接；模糊控制电路的1脚和2脚与电源连接，其减法器IC₁设定端的3脚、4脚和5脚与被控对象中的电位器连接，减法器IC₁的6脚和7脚与传感/变送器连接，信号放大电路IC₁₂的8脚和9脚与驱动执行单元连接，驱动执行单元与被控对象连接。本发明的模糊控制电路可以集成在一块芯片上，其体积更小。

本发明的工作过程是：模糊控制电路的减法器IC₁比较被控对象中的电位器的设定值与传感/变送器的反馈量得到误差值，送入A/D转换器IC₂进行转换，得到的误差数值信号；A/D转换器IC₂转换结束信号是一个周期出现的脉冲信号(C点波形)，经二分频控制逻辑电路IC₉分频后得到的输出信号(D点波形)作为锁存器[I]IC₃的锁存信号，将A/D转换器IC₂第一次转换的结果锁存在IC₃中，作为存储器[III]IC₅的高8位地址A8～A15；经二分频控制逻辑电路IC₉分频后得到的输出信号(D点波形)经时序控制电路IC₁₀后得到的信号(E点波形)与A/D转换器IC₂转换结束信号一起输入到与门IC₈，在IC₈的输出端得到锁存器[II]IC₄的锁存信号，将A/D转换器IC₂第二次转换的结果锁存在IC₄中，作为存储器[III]IC₅的低8位地址A0～A7；将锁存器[I]IC₃的高8位地址和锁存器[II]IC₄的低8位地址组合得到16位地址A。再根据模糊控制算法推导的简单模糊控制查询表，把表中的输出控制量预先储存在存储器[III]IC₅的指定位置。其写入方法如下：

第一步，任意给定存储器地址；

第二步，分别计算出该地址高8位和低8位十进制值，其范围是{-127-+127}；

第三步，把所得到的高8位和低8位地址值分别映射到误差和误差变化率论域，得到e(N)和e(N+1)；

第四步，e＝e(N)、Δe＝e(N+1)-e(N)；

第五步，根据误差e、误差变化率Δe和模糊控制查询表，得到输出控制量u；

第六步，从输出控制量论域映射到{0，-，255}之间的数值；

第七步，把该数值转变为十六进制或二进制，写入给定存储器地址。

这样，存储器[III]IC₅的地址A和相应地址储存单元的数字D之间就建立了一种映射关系，即A→D。在时序脉冲的控制下，就可以输出存储器中储存的数据D，即控制量u，再经过时序控制电路IC₁₀延时后得到锁存器IC₆的锁存信号(G点波形)，并将控制量u锁存在锁存器IC₆中，得到最后的控制输出量U，经D/A转换器IC₇输出，经调理、放大后输出给驱动执行单元对被控对象施加控制作用。

本发明克服了传统计算机原理的存储器存储内容与地址无关的缺点，整个模糊控制器没有用任何复杂的电路或芯片，也没有使用CPU，具有造价低、体积小、抗干扰能力强，应用简单等优点，适宜各种家用电器实现模糊控制。执行一次完成响应所花费的时间约等于A/D转换器的两个转换周期，响应速度比基于工业控制组态软件的控制系统快，完全可以迅速地纠正误差，特别适宜一些快连续量的运动控制。

                        附图说明

图1是本发明的工作原理示意图。图2是控制逻辑时序图。

图3是本发明的电路图。

                       具体实施方式

参见图3，以本发明应用在变频空调器上为例，将设有模糊控制电路的线路板10装在变频空调器中，模糊控制电路的1和2脚与电源连接，模糊控制电路中的减法器IC₁的3、4和5脚与变频空调器中的遥控电位器连接，模糊控制电路中的减法器IC₁的6和7脚与温度传感器连接，模糊控制电路中的信号放大电路IC₁₂的8和9脚与驱动执行单元-空调变频器连接，驱动执行单元与被控对象连接。简单调节相应的连接参数，如输入、输出信号的性质，即选择电压或电流及其幅度，就可以实现变频空调器的模糊控制。当用户通过遥控器或按钮设定好所需要的室内温度后，模糊控制器比较温度传感器测到的室内当前实际温度值与用户设定的期望值，可以得到误差值，经过转换处理，就可给出相应的输出控制量，调整空调变频器的频率，进而控制空调器的工作效率。