基于FPGA的一类非线性系统模糊控制的改进

针对温控系统不确定的非线性控制,提出了在FPGA硬件平台上分析和设计一种改进的模糊控制器,在传统的模糊控制器的基础上,引入误差量化因子自调整模块,从而减小模糊控制器的稳态误差,实现快速响应和小的超调.     

无刷直流电机的模糊神经网络控制设计

在无刷直流电机(BLDCM)的控制上,传统PID等控制方法存在或多或少的不足.在模糊PID控制的基础上提出了一种模糊神经网络PI控制器的设计方法.该方法结合了模糊逻辑与神经网络,使得模糊控制器模拟了人的控制功能,不仅对环境变化有较强的适应能力,还拥有自学习能力.相比模糊PID控制,其具有计算量小、稳定性强等特点.对BLDCM进行建模与分析;在BLDCM数学模型的基础上,分别设计模糊PID控制器和模糊神经网络PI控制器;对设计的控制器进行仿真验证并分析.实验结果表明,模糊神经网络PI控制具有跟踪性能好、超调小、响应快、脉动小等优点,其动静态特性均优于模糊PID控制.     

参数自调整模糊控制器研究及基于FPGA实现设计

给出参数自调整模糊控制器的原理.利用MATLAB,分析了一种参数自调整模糊控制器的控制效果.分析了各种模糊控制器的实现方案.同时给出目前FPGA的发展状况,并且分析了相应工业控制应用情况.最后,给出了基于FPGA的参数自调整模糊控制器的实现结构.     

参数自调整模糊控制器研究及基于FPGA实现设计

给出参数自调整模糊控制器的原理.利用MATLAB,分析了一种参数自调整模糊控制器的控制效果.分析了各种模糊控制器的实现方案.同时给出目前FPGA的发展状况,并且分析了相应工业控制应用情况.最后,给出了基于FPGA的参数自调整模糊控制器的实现结构.     

基于FPGA的集成式步进电机驱动器的研究

提出了一种基于FPGA的新型集成式步进电机驱动系统实现方案,该方案采用模糊自组织PID调节方法实现对步进电机驱动系统的闭环控制,提高了系统的自适应能力.利用FPGA上嵌入的微处理器PicoBlaze将步进电机驱动系统的控制器和驱动器集成在一片FPGA芯片上,实现了可编程片上系统设计,极大地提高了控制性能.     

基于FPGA的模糊逻辑控制器的硬件实现

提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的模糊逻辑控制器的硬件实现方法,并将其用于倒立摆控制系统。实验研究表明,在倒立摆倾角小于10°时,软件或硬件控制效果相当,在倾角大于10°时硬件模糊控制器的控制效果明显优于软件模糊控制器的控制效果,而且前者的抗扰动性能更好。当倾角大于30°时,由于机械性能方面的原因,倒立摆的稳定性有所降低。因此,采用该方法不仅快,而且是一种足以灵活完成数字模糊控制器的方法。该设计方法稍加修改亦可应用于其他控制场合,具有良好的通用性。     

自适应阶梯模糊控制器的FPGA实现

采用自适应阶梯模糊控制方法对汽车制动装置中的电涡流缓速器进行控制,在FPGA芯片上实现自适应阶梯模糊控制器的第一级与第二级。详细介绍模糊控制器内部结构及各模块的实现方法,并对模糊推理算法进行优化。最后在FPGA开发板上进行了仿真测试。     

不完全微分PID控制的FPGA的研究

介绍了一种不完全微分的PID控制器在FPGA上实现的方法.首先对不完全微分PID控制的原理和设计中使用的算法进行分析,然后,用MATLAB针对特定的被控对象模型进行仿真实验,获得了比较理想的系统输出.最后,利用VHDL语言设计不完全微分PID控制器、A/D和D/A等各个模块,并对各个模块进行设计中的优化处理.实验表明,该设计方案可行的,而且本文的设计既有很快的运行速度,又改善了传统PID控制器的控制性能.     

模糊控制与PID控制的对比及其复合控制

在对PID控制与模糊控制进行对比的基础上提出了一种模糊PID复合控制方案.首先,分别设计了一个常规PID控制器和一个基本模糊控制器;然后,对两种控制方案进行了仿真对比研究,并对它们的优缺点进行了评价;最后,为了将两种方案取长补短、优势互补,设计了一种模糊PID复合型控制器.该复合控制器根据偏差范围的大小,通过模糊控制与...     

基于FPGA汽车电控单元模糊控制器的设计

介绍了一种基于FPGA的汽车电子控制单元(ECU)二维模糊控制器的实现方法,给出了设计流程、模块的描述和仿真结果;汽车ECU上用传统的控制器不能实现参数的自动调整,具有局限性,而模糊控制集灵活性与鲁棒性为一体,发挥了传统控制与模糊控制的长处;二维模糊控制器以误差和误差变化率为输入,利用模糊推理的方法实现了参数的自动调整,经在MATLAB和QuartusII环境下仿真和验证,结果表明,模糊控制器控制效果优于传统的控制器,提高了汽车ECU的动、静态性能,具有实用价值.     

CAD TOOL FOR IMPLEMENTATION OF FUZZY CONTROLLERS ON FPGAs

In this paper, a computer-aided design (CAD) tool for implementing fuzzy controllers on field-programmable gate arrays (FPGAs) is presented. The developed tool reduces the fuzzy controller to a set of Boolean equations. The output file of the developed tool, which contains the set of Boolean equations, is in an acceptable format for the FPGA development system. The FPGA development system then generates the necessary code to program the FPGA chip. Therefore, the developed design tool together with the FPGA development system represent a complete design automation system for fuzzy controllers. Using this system, a fuzzy controller with speed of 50 M fuzzy logic inferences per second (FLIPS) is realized.     

基于SOPC的多通道智能PID控制器

针对传统的多通道数字PID控制器实时性较差的特点,本文提出一种利用FPGA技术实现多通道PID控制器的硬件设计方案。并且采用模糊自整定方法对PID控制器参数进行实时调节,实现PID控制器的自适应功能。     

A multi-objective optimization of type-2 fuzzy control speed in FPGAs

This paper proposes a design of multi-objective genetic optimization for the average approximation of an interval type-2 fuzzy logic controller (AT2-FLC) using linear combination of individual criteria. There has been shown, on the real case, that the proposed method can be competitive to other commonly used approaches in the design of fuzzy controllers. The AT2-FLC was tested with different levels of uncertainty and different number of bits for the VHDL codification to regulate speed in a direct current motor (ReSDCM). Comparisons were made between the type-1 fuzzy logic controller versus AT2-FLC synthesized in VHDL code for FPGA and the AT2-FLC in VHDL versus the PID controller to ReSDCM. The main contribution of the paper is the design, implementation and comparison of multi-objective GA optimization of AT2-FLC for FPGA real applications. The AT2-FLC is targeted to a Xilinx Spartan 3A XC3S700A device using the Xilinx Foundation Environment.     

溶解氧模糊控制器的FPGA设计与实现

为提高溶解氧浓度(DO)自动控制的实时性与稳定性,根据污水处理过程中溶解氧浓度控制和模糊控制的相关原理,设计并实现了基于FPGA的溶解氧模糊控制器.该设计基于QuartusII9.1开发平台,结合FPGA实时性强和稳定性高的特点,使用VHDL语言,运用查表法的思想,并利用Matlab模糊控制工具箱计算出溶解氧模糊控制表.仿真结果表明,该模糊控制器能够实现对溶解氧浓度的实时控制.     

Design and implementation of the tree-based fuzzy logic controller

In this paper, a tree-based approach is proposed to design the fuzzy logic controller. Based on the proposed methodology, the fuzzy logic controller has the following merits: the fuzzy control rule can be extracted automatically from the input-output data of the system and the extraction process can be done in one-pass; owing to the fuzzy tree inference structure, the search spaces of the fuzzy inference process are largely reduced; the operation of the inference process can be simplified as a one-dimensional matrix operation because of the fuzzy tree approach; and the controller has regular and modular properties, so it is easy to be implemented by hardware. Furthermore, the proposed fuzzy tree approach has been applied to design the color reproduction system for verifying the proposed methodology. The color reproduction system is mainly used to obtain a color image through the printer that is identical to the original one. In addition to the software simulation, an FPGA is used to implement the prototype hardware system for real-time application. Experimental results show that the effect of color correction is quite good and that the prototype hardware system can operate correctly under the condition of 30 MHz clock rate.     

Particle swarm optimization of interval type-2 fuzzy systems for FPGA applications

This paper proposes the optimization of the type-2 membership functions for the average approximation of an interval of type-2 fuzzy controller (AT2-FLC) using PSO, where the optimization only considers certain points of the membership functions and, the fuzzy rules are not modified so that the algorithm minimizes the runtime. The AT2-FLC regulates the speed of a DC motor and is coded in VHDL for a FPGA Xilinx Spartan 3A. We compared the results of the optimization using PSO method with a genetic algorithm optimization of an AT2-FLC under uncertainty and the results are discussed. The main contribution of the paper is the design, simulation and implementation of PSO optimization of interval tye-2 fuzzy controllers for FPGA applications.     

煤矿电机车智能充电系统的设计

针对煤矿电机车铅酸蓄电池的特点,基于模糊自适应控制理论,设计了模糊自适应PID控制器,实现了基于16位高性能微处理器Intel80C196KC和FPGA的充电装置控制电路的软硬件设计。实验结果表明,该系统能够完成快速高效无损的充电。     

模糊控制器中高速除法器的FPGA设计

为选择适用于FPGA硬件实现的模糊控制器中除法器的设计方案,分别采用LPM方法、不恢复余数移位减法和查找表法进行了设计和比较,给出了满足实时性和速度与资源平衡的设计方案。本设计基于Altera公司FPGA Cyclone II系列EP2C5Q208C7芯片,利用VHDL和Quartus II软件完成编译、仿真和下载和调试。该设计方法具有通用性,可生成IP核并适于高速运算场合。