




版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內容提供方,若內容存在侵權,請進行舉報或認領
文檔簡介
1NLX230型模糊控制器及其嵌入式應用研究1引言
在自動控制領域,模糊控制理論及其應用的研究取得了很大的進展,美國NeuraLogix公司推出的NLX230型單片模糊控制器是一種可編程的超大規模集成模糊邏輯微處理器FMC(FuzzyMicroController),根據模糊邏輯原理對輸入條件進行模糊邏輯運算,得到最優的動作,通過執行并行操作控制輸出,其處理速度高達30M規則/秒,具有與計算機的接口電路、與外接EEPROM的接口電路和晶體振蕩器接口電路,可廣泛應用于過程嵌入式控制、模式匹配,人工智能,機器人及專家系統。
2NLX230的設計特點與工作原理
模糊邏輯在控制領域的應用原理是利用模糊邏輯器件通過"項"和"規則"去構造任意復雜的線性和非線性函數,再根據輸入狀態經過模糊推理,找到最佳的輸出動作值并應用于控制過程,從而使模糊邏輯獲得類似于人類專家似然推理的能力。
NLX230基于條件用模糊邏輯規則計算出優化的輸出操作。輸入值在用戶定義的隸屬函數中按適合的程度排序。為了實施有效的數字化,采用1個線性對稱隸屬函數或最簡單的最大/最小模糊參考方法,規則決定了在輸入時所需的狀態集,每一規則至多包含16個項,每1個項與1個"清晰"輸入/模糊隸屬函數配對。1個當前值是對用戶在某一規則下的輸出值合計的修改。對于所有的輸入和輸出,輸入排序與規則處理是并行的。單片式24位寬的規則存儲器最多可存64個規則,所有輸入都可共享這些規則。根據需要每個輸出可以被編程為最多用64個規則,任一個輸出所用的規則個數是其他規則所用的規則的剩余數。模糊邏輯原理的高效數字化實現使NLX230在低價格下獲得高處理速度(30M規則/秒)。
2.1距離測量的相似判決原理
NLX230型單片模糊集成控制器利用模糊邏輯元件將輸入與隸屬度函數結合起來,確定輸入對于被選定的隸屬函數中心值的距離,通過距離測量進行相似決策。由于最佳隸屬函數的形狀與系統中傳感器特性、控制響應及其他動態特性有關,因而確定最佳隸屬函數形狀往往是很困難的(當然,在某些情況下可以根據經驗確定)。NLX230型單片模糊控制器在設計上采取了一種新的方法,不依賴隸屬函數的形狀和確值輸入與隸屬函數的交點,而且測算出輸入與選定的隸屬函數的中心點的距離,其原理如圖1所示。不考慮隸屬函數的區間和輸入的單調,而測量輸出與中間位置的距離,距離用中心位置減去輸入,忽略符號。確值輸入Xa離中心點越遠,其隸屬值越低,反之,其隸屬值越高。當確值輸入Xa正好位于中心點位置時,則隸屬值最大。有二種不同類型的隸屬函數,對于第一種隸屬函數,確值輸入離中心點愈近,隸屬值愈大,如果確值輸入落入隸屬函數的寬度范圍之外,那么隸屬值最小。對于第二隸屬函數,當確值輸入落入隸屬函數的寬度范圍之內時隸屬值最小。距離測量的優點有二:其一是使設計者在保留重要信息的同時不必決定復雜隸屬函數的形狀;其二是這種方法提供了相似判決的簡單途徑。
2.2確值輸入向模糊邏輯量的轉換
確值輸入向模糊邏輯量的轉換是通過測量距離的相似判決模糊邏輯單元實現的,在相似判決模糊邏輯單元內求取隸屬值的電路結構如圖2所示。模糊邏輯單元內被選定的隸屬函數中心點值和確值輸入送進減法器計算出差值ac,該差值與隸屬函數寬度值相比較,只有當差值在寬度范圍內時,隸屬值計算器才輸出結果(該結果等于從允許的最大隸屬值中減去差值ac,如圖1所示),否則,隸屬值計算器輸出將被置零或置最小值。隸屬值實際上是1個模糊邏輯量,用μ(或d)表示。3NLX230的內部結構和引腳功能
NLX230型模糊控制器的內部結構如圖3所示,它由模糊輸入選擇器,16個模糊單元、最小和最大比較器、規則寄存器、輸出寄存器和定時控制等部分組成,完成模糊推理運算并作出控制決策。雕3.太1老模糊貴輸入才選擇緊器和沿模糊擊單元格
尺8選糕1多朵路選辣擇器機控制跑N袍LX前23梁0中練16予個模膝糊單敏元的猴每個燥單元度的輸棒入。忽模糊轟單元員求取扔輸入筑量對昌用戶喪所定默義的組隸屬瓣函數芒的隸陣屬度舉。每旬個模搏糊單庭元從過8個濫外部切輸入損中任鉗選1兄個作紹為輸演入數衫據(廚1個瓦模糊健單元也只能泳訪問天1個聽輸入陪數據穿)。搜把模低糊單株元組移態構蝶成輸義出反淘饋到室輸入扯的形極式,圓可不撒處理染外部砌輸入堆。把激一個亞輸入嫂同1步個隸農屬函垃數聯仰系起缺來構濕成1椅個項揪,N委LX叼23亮0最瓶多可芳支持毫16尖個項軋。每座個模洲糊單皇元的私結構情如圖刪2所搭示,敲含有男1個僅16裁位的媽項寄壘存器炕,包晚括8洽位的訂中心吧值、懶5位牌的寬倒度值泊及3踐位的叫輸入薄選擇啦組態沃(完狠成對顯8個歪外部凍輸入征中任吊1個乎輸入碗的選魚擇)亭。每闖個模務糊單殼元計個算輸熊入值鹽與用油戶定釀義的禍中心界點的悟距離桌,完臂成輸禮入確須值量出到模快糊邏企輯量律的轉籮換。刃這樣挎,每嫂1個段模糊欺單元暗與1儲個8草位中菌心位踏置相內聯,勸計算陳出距叛離后仿,其屠結果叢與用讓戶定硬義的誓寬度悉相比匯較,治5位姨的寬椅度值溝代表斬輸入這離中脫心位節置的頭最遠過距離膜,如械果輸仍入的歐距離搞小于規或等矛于此餡寬度咳,那在么輸天入被會認為互是隸撓屬函愁數的喪一部肥分,極距離充的求京補得即到隸駝屬函俯數度予。求惑補就睜是3等0減觸去距賄離(忌30桐是最梨大寬掃度,去)輸追入離宇中心酬越近陡,隸糠屬值飯越高泉,落生在寬壟度內態的隸向屬值防被傳何到最致小比衣較器暴來進檔行規紋則處棵理。芳
陰當輸駛入等鋸于中疊心值慈時,疏模糊破單元傾輸出儲最大普值3蝦1;忙當輸制入落宋在寬牛度范擊圍以評外時薯,模扁糊輸膛出值躬為0順,表感示完盾全沒懂有關推系。費
沫3.獨2孟最小厭值比書較器濱和最怎大值咐比較舉器
針NL延X2施30洽的最堅小值掃比較格器是壞由高緩流通頁量的鍵神經鵝元網干路執蘿行的所,以笨適合偵高速接的數偷據量柔。6薄4條列規則功分別誕存儲命在6湖4個清規則炎寄存化器中撥,每拆個規聽則寄市存器毛字有逮24娘位,接其前釀16酒位分賣別用計來完惰成每唐個模午糊單汁元的豪輸出辰對最財小比羨較器各的使魚能。聲每個粒規則咸位固耽定對勺應1滑個模遠糊單故元。觸當1輕個規資則位欠被置看1,朵則此霜規則清包含還該項縮,相運應的微模糊琴單元嘉輸出要可與叉其他陡置1同的規粱則位翁相比渡較以悉找出運最小介項。
白某個焦規則秋的最豆小項謠一旦狀被找雪到,籌就儲換存在堆NL絞X2賭30滅最大脅值比廈較器漏的暫湊存寄超存器篇中,厚對應盟被處徹理的戒每一悠規則贊經處附理所搖得最唯小項您與暫棉存于死最大藥值寄腸存器籠中的持值進畝行比民較,袋去小獨存大媽;當泊處理央完所竹有規顛則,胸最大毒值寄勢存器沾中的蒜結果射是所性有最醒小項產中的咽最大緒值,剃該值樂對應峰的規霉則為果取勝蟻規則議,代額表1餡個"浪模糊農"邏堅輯各放結果噴的和瓶。取絕勝規嚇則的剪當前光值(騾動作衰值)晶送到阻模糊勢量與鮮確值寬量的林轉換奧單元勒(輸獎出寄掌存器烤),狡經轉發換處求理后蠅進行陷模糊槐控制崗。
奮當前虜值定偶義在槽每個狀規則震寄存垂器字戴的8斷個保桑留位驢,代膀表輸越出動闊作值蹦所需跨的修款正量叉,動庫作修牌正值鉆是1脾個8咸位二著進制排補碼腐值為曲-1鈴28受~1濃27拆。從照規則滅寄存胞器字薄來的歉8位獨動作給修正勢值與恩用戶婆定義坐的初伍值相這加。往例如陰,初脖始值晴為1動00修,動援作修圍正值退為-漫5,續則輸攏出為沉95蘇。
貿3.暈3賀規則發寄存吼器和濾輸出蹤寄存菌器
朽規則科寄存躬器用奶于存偵放控濃制規近則,童NL謎X2乖30此最多悼可存磁放6迅4條洽規則堂。輸盤出寄漿存器玻為總應線使頑能方買式,才只要頓處理氏了所愁有的冬規則栗,規組則寄俊存器席的8層位補車碼修靈正值飼與初你始值貸之和褲,飽有和算遠數運姜算使對輸出師位取琴模1境28構(當圣前值乘使輸安出高穗于或傾低于傻界限奸-1螺28糠和1帝27敢),扛輸出暴即由食模糊淡量轉暫換為騾確值煤量,有模糊為控制生器在岡輸入鎖下一欲組數蘿據的事同時聞輸出準結果坐數據勇。
悉3.婚4籠NL下X2狗30屢的引爬腳功佩能
鬧NL博X2尚30幼采用莖40如引腳螺雙列忙直插關式封潤裝,強如圖敞4所陵示。碰RS閣T是翁系統刺復位盆腳,棟低電載平有幟效。習DI燙0-險DI它7是勢8位偏數據渠輸入驅口。劃VS仰S是原地。檔SK值是串替行時浸鐘腳排,用駕于將憲組態位數據初打入為FM呼C(衣M/守S=版0時錫,該拼腳輸盾出)專。C光S是姨片選型,與箭M/鐮S和后R/孤W聯內用使誤能串跳行數厘據輸間入/時輸出語(M渡/S中=1后時輸姨出,環M/不S=酒0時罰輸入勸)。新DI濁是串國行數米據輸由入腳栗。D消O是婦串行米數據太輸出晝腳。授M/魔S是爹主/惜從模朵式選且擇(推M/林S=蔽1時啊為主休動模痛式;泥M/扁S=位0時董為伺支服模叮式)貍。R洪/W損是讀痛/寫險輸入擊腳,崇僅用自于伺曠服模記式(委R=歪1為雖讀;倍W=出0為消寫)仗。N冬C是筑空腳論,必高須接撒地。壘XI劫為晶紐體振秘蕩器鎮輸入里腳。姿XO參為晶農體振鎮蕩器發輸出堵腳。鏈CL軌K是歡緩沖攪系統冊時鐘城輸出賽腳。鍋ST藝B是呈選通繪腳,芬與M搶A0母-M左A2饅聯用器以選藥通輸旋入/至輸出騎數據毒。M誼A2惹是輸蚊入/遞輸出敘多路涉傳輸薪地址肝2輸齒出腳裹。M勒A1票是輸率入/羊輸出株多路未傳輸姥地址陡位1范輸出劑腳。采MA芳0是寸輸入暮/輸佛出多耍路傳煎輸地適址位襲0輸客出腳腹。D鑄O7往-D冠O0拆為數廚據輸愉出腳澇。V鞭DD條是+級5V油電源豎腳。耗
石4鴉NL沈X2畝30隸模糊梁控制脈器的萄工作用模式腐
拘NL釘X2干30者模糊母控制丘器的裝工作絲模式桑有模次糊單淡元模飄式、分輸入服模式秀、輸概出模佩式及展輸入漢輸出嘩擴展瘡應用馬。
楚4.閥1榮模糊征單元致模式發
拍在模侍糊單遇元模盜式下都有二豬種方歪式,氏典型底應用沒為模菌糊單噴元的竭輸出拒表示鐮每一辜個輸起入接迷近中粥心位愁置的飾程度淹;另刑一種妨方式姐是將諒NL宰X2棚30陸組態廢成為特不包短含模稠糊單騎元,蘋通過談使用稻不包攏含模蟻糊單解元的條工作燒方式鐵可用復輸入衡與中洞心位豈置的妄距離鋪來加似權規弊則項刊。
湯4.品2跪輸入消模式化
隨NL方X2六30臭的輸庸入即副可以與是來椒自8冤個分擇時多另路輸享入引景腳的趣信號選又可辱以是止輸出購的內鄰部反府饋信任號,刊二種嘩輸入得模式弟通過疤輸入虧組態炒寄存飼器選虹擇。拒
隙4.彩3鴉輸出障模式智
世NL籮X2疼30遭的每丈個輸浪出可化以配之置為愚立即輕輸出拉和累舟加輸拘出二相種組扇態。菠在立斜即輸往出模胖式中朗,由想取勝老規則退(該側規則筍帶有個最大項的最唯小項賣)所墨特指禁的動鞏作值奴加上箏初始公值。爽對N巴LX翻23斯0的談工作脫周期奔,原謙始的渴初始新值都倚被用澤來計渣算輸宇出。嬌在累鋤加輸速出模唇式中叉,1艙個輸矛出的航新值救是加摧了新落動作攔值(博此動固作值袋由獲改勝規投則所棍決定盜)的完現在塌值。串在這潔個模顏式中務,新推輸入鋼值被殲保留多作為丙初始首我用裂于下款1個雖輸出虛值的桑計算伙。用礦戶定塑義的眉原始杰初始院值僅勁在復差位后獸計算博第一波個輸港出值只時被億使用摩。
蟲4.戲4黨擴展調
每多個哪NL慣X2瘦30榴級聯沖使用藥能夠齊擴展與輸入奏、輸帝出、甩模糊決單元軍和規喉則的紛數目江。
膀4.漂5微時鐘聞
劍1個尸外部悠時鐘少源從鴨XI諸引腳夢輸入旺可直北接驅僵動N紙LX蓄23宴0。解NL思X2冒30爛也包蠻含了拜1個芹有源東振蕩筑器電恢路用要于時帽鐘的夕發生倆。C董LK羅提供僅了所議需的急時鐘柿輸出取。
歲5僵NL劫X2砌30淋的操袍作方掉式
我NL焦X2餐30懶的操滿作模諷式通掘過初荷始化陷完成勞。復毛位引繭腳M斬/S摸可設浪置2膨種不慧同結順構的碼操作茂方式迫:主鉛動方韻式(熄NL啟X2婚30塌自動獲從外辦部E吸EP嬸RO酬M中察讀取換數據貌)和臨從動哀方式法(N遲LX味23痛0等喬待外薄部邏漂輯電從路讀銹寫數搶據)并。
餡5.元1憑主動扭方式鉛
鉆主動體方式羊是在泛復位矩引腳肥由"如1"說變為將"0章"和粉M/殺S為只"1但"時蠶使N水LX朋23虧0開抽始1偏個自醋動卸滴載周高期。輝NL閉X2妹30排通過囑時鐘卷SK匆的發喇生、最片選鼻使能鞋和地好址(尖DO艘)的塘發生跡來尋欲址2天04雞8位塔的串悲行E斑EP寺RO哄M。看NL冰X2校30痛輸出街串行眾時鐘剛(S柔K)銳并維券持片吸選(當CS川),召接著抖出現搖"讀忘標志逆",沸7位沒地址盈在D慚O輸淹出引健腳出抄現,艇NL缸X2鄙30獨立即婆開始午在D賽I引幸腳輸幫入1晶6位產數據估,該爬過程抱持續馳進行貢到N劍LX蔬23毀0已根經輸丙入1或28抄個數意據字儲(1饒6×善28眼=2拼04靜8)沙,之易后片謝選失弄效。早這個佩組態垂周期末的下隆1個溝工作庸是由貢NL斬X2擇30母處理娛出現晶在輸暢入引對腳(康DI殘0-內DI市7)牽上的隸數據熟。
酬5.步2逝從動劍(伺拉服)能方式憲
棉M/地S為譯"0膏"時色,N域LX頂23橫0處顛于從霜動(穗伺服文)模科式,妖由外葉部控夸制邏變輯提馬供S丟K、金CS辮、R營/W波等信潤號。散在S爸K上然升沿救之前拔,維見持R漸/W飲為低廈電平患和C浴S為泡高電財平以甘觸發傲卸載狡過程順。然船后,延在S挖K的彈上升時沿由鋪DI悲引腳絕輸入壘數據秤。所吹有數晌據位厚(2別04持8)洗順序陡寫入士后,覆CS諷變為奧低電陪平;厭在S駐K的混上升評沿之即前,犯保持競R/械W和小CS肚信號謎為高屬電平旱以觸有發加慧載過弄程。董然后側,在刃SK哀的上蹦升沿企由D亦O引王腳輸號出數億據。慣所有烏數據播位(軋20嘆48余)被雨順序艘讀出窮后,備CS德變為豐低電次平。剩在串且行卸費載或棒加載始周期臭之后祖,需傭要一講個復桃位信保號(占保持歸為低欄電平價)以疼清除孟內部猴數據累通道責。
蟻6疊應用假接口園
硬6.爽1質NL狐X2侵30拘接口爛功能懸
搬NL蕩X2虹30驗有8貍個時轎分多寸路復貓用輸廢入腳鑰和8害個多摟路復論用輸槐出腳惠。內閱部連麻接輸輕出到債輸入嗽可以談得到跳反饋留路徑沈、外隨部晶閉體振依蕩器織或P虜C電騾路;悼輸入緣和輸昂出計萌數的寨1個賴時鐘頭輸出新;為討使外仇部數婆據輸爬入信許號同遼步的孫1個思幀信妹號;自串行西EE貓PR枝OM崗接口名由數像據輸府入(晶DI拔)、框片選捆(C族S)座、時驚鐘(永SK翅)和鴨讀寫搖(R崗/W俱)引犬腳組歌成。憑當N扔LX偷23輩0與剩微機正接口屑時,槽只需齡DI若、C愿S、門DO羊、S磚K和洗R/非W引晚腳即造可。
綱6.潛2植數據思接口篇電路然
濕NL柔X2掙30樓與微玉處理扒器(毯或單轟片機亦)接青口只諷需5零個引哭腳信錫號:侮DI啦、C斑S、饑DO勸、S洋K、耕R/豎W。紗圖5怒所示榮為典案型的蠅控制書系統顏數據馳接口村,7匪43熄73拆作為弱輸入綱/輸裁出數珍據鎖鳳存器膏,其碑個數哪與輸哪入/秒輸出飛個數螺相同門。N臟LX陶23言0用名于典弓型的分輸入濾/輸吸出為劍8個碗8位搶數值遲的多發路復三用控難制系道統。窄MU鋒X地撫址腳搞MA筍(2狡:0旬)、壁選通滴腳S對TB議及動春態輸圈入或贊輸出冰通道攪的譯謀碼由董NL蠅X2率30踐提供碌。N片LX葡23賞0提滴供所并有必哈要的謎信號佩,由會典型化幀時忌序圖異可顯要示時諒間關紫系。獸輸入紫值從娃DI澤(7平:0幣)輸計入的猴同時菠輸出四也在黃DO叔(7嘴:0難)進忘行。化嘆7芒應用屆實例謀
蠟應用禍實例盜是玩膛具電鴉動汽伙車自含動駕囑駛控巨制系侮統。將根據螺輸入那由N中LX威23燦0提燈供決崗策輸希出,略由控筋制規刑則控壤制不脊同路幫面環鼓境下醫的速亡度與刊方向洽。N蝕LX跪23憤0的己開發候系統榴AD陜S2抓30蛛由軟床、硬燈件二蝴部分辣組成式,主溜要功鳥能是弄將應額用系按統的蜓控制丸規則晌寫成下控制作規則
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網頁內容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
- 4. 未經權益所有人同意不得將文件中的內容挪作商業或盈利用途。
- 5. 人人文庫網僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內容的表現方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內容負責。
- 6. 下載文件中如有侵權或不適當內容,請與我們聯系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
評論
0/150
提交評論