基于FPGA的模糊PID控制器設(shè)計
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在QuartusⅡ中對仿真參數(shù)進行設(shè)置，將仿真向量文件指向由Matlab生成的*．vec文件，即可將Matlab中生成的仿真信號導(dǎo)入QuartusⅡ進行仿真。將仿真結(jié)束后生成的波形文件(*．vwf格式)，另存為*tbl格式文件，以便將仿真結(jié)果導(dǎo)入Matlab中進行驗證。*tbl文件如下：
以數(shù)據(jù)文件輸入的方式將此*．tbl文件中的QuartusⅡ仿真輸出信號的數(shù)值導(dǎo)入Matlab中，既可以分析模糊PID設(shè)計的正確與否，也可以分析其性能優(yōu)劣。
下面以基于軟件的模糊PID控制器(Software Bulid Controller，SBC)與基于FPGA的模糊PID控制器(FPGA Bulid Controller，F(xiàn)BC)做比較。在仿真中對稱三角模糊集和單值模糊集分別用于輸入和輸出變量，此外還應(yīng)用圖6中所示的64個模糊規(guī)則的規(guī)則表。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/159601.htm
將兩種模糊PID控制器用在圖1所示的控制系統(tǒng)中，并輸入0．5 V的階躍信號。選擇的受控對象是工業(yè)控制對象中的典型模型，如直流電機位置控制等。模型的離散使用的是ZOH法。離散傳遞函數(shù)如下：
式(6)的采樣周期T=0．25 s。采用FBC和SBC進行仿真比較。因為每一個控制器均能作為PDFLC，PIFLC或PIDFLC使用，所以給出了3種控制器的仿真結(jié)果。圖7為受控對象受PDFLC，PIFLC和PIDFLC控制時的階躍響應(yīng)的仿真曲線。
3 結(jié)語
針對以傳統(tǒng)方式實現(xiàn)模糊PID控制器時，各輸入變量均需要建立模糊控制器模塊，且需要大量的規(guī)則庫，提出了改進的模糊PID控制器，以PDFLC代替PIFLC，用兩個PD模糊控制器實現(xiàn)模糊PID控制器，并利用FPGA實現(xiàn)。采用Matlab與QuartusⅡ聯(lián)合仿真，比較了基于FBC和SBC的仿真結(jié)果，表明基于FPGA的模糊PID控制器，響應(yīng)時間和控制效果較為理想，驗證了設(shè)計方案的正確性和可行性。
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