基于FPGA的二维模糊PID开关电源控制器研究

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模糊_PID控制器的研究

2000年9月思茅师范高等专科学校学报 Sep.2000第16卷第3期 Journal of Simao Teachers C ollege Vol.16 No.3 模糊 PID控制器的研究陈颀(昆明理工大学工业自动化98级研究生,云南昆明 650093)摘要:将模糊积分作用引入普通模糊控制器,构成一种新型的模糊 PID控制器,这种新型的Fuzzy-PID控制器能消除系统余差,改善普通模糊控制器的性能;既具有PID控制器高精度的优点,又具有模糊控制器快速、适应性强的特点,可称为一种较先进的智能控制器.关键词:模糊控制;PID控制;模糊 PID控制;积分作用传统的PID调节器大量地应用于工业过程控制,并取得了良好的控制效果,被世人所公认.但是对于数学模型并不清楚的被控对象,传统PID技术便无能为力了.模糊控制器是一种近年来发展起来的新型控制器,其优点是不要求掌握受控对象的精确数学模型,而根据人工控制规则组织控制决策表,然后由该表决定控制量的大小.实践证明Fuzzy(模糊)控制器有更快的响应和更小的超调,对过程参数的变化很不敏感,即具有很强的鲁棒性,能够克服非线性因素的影响.但是由于受到计算机存储量的限制,模糊控制只能取有限的控制等级,从而限制了控制精度的提高.如果将模糊控制和PID控制两者结合起来,扬长避短,既具有模糊控制灵活而适应性强的优点,又具有PID控制精度高的特点.这种新型的Fuzzy-PID复合型控制器,必然在某些系统中会有较大的用武之地.1 模糊控制的基本原理模糊控制是以模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础的计算机智能控制,其基本概念是由美国加利福尼亚大学著名控制理论专家、模糊集合论的奠基人,L A札德(L A Zadah)教授于1965年发表模糊集合论的第一篇论文模糊集合论 ( Fuzzy Set )上提出的,经过20多年的发展,在模糊控制理论和应用研究方面均取得重大成功.1974年,英国的自动控制专家马丹尼(Mamdani)教授首先把模糊集理论应用于锅炉和蒸汽机的控制,并取得成功.这一开创性的工作标志着模糊控制工程的诞生.到了80年代后期,模糊控制工程在日本、美国等国家到处启动,得到广泛应用.在我国,从70年代末起,也开始进行模糊控制的理论研究和应用并取得可喜的成果.模糊控制的基本原理框图如图1所示.图中点划线框中部分为模糊控制器.图1 模糊控制原理框图S 系统的设定值,是精确量.e, e 系统偏差与偏差变化率,均是精确量.E~,EC~ 经模糊量化处理后,偏差与偏差变化率变成的模糊量.u~ 模糊的偏差与偏差变化率经模糊控制规则近似推理处理后,得到模糊量的控制作用u~.1收稿日期:2000-05-08u 对模糊量的控制作用u ~,经模糊判决,得到模糊控制器输出的精确量的控制作用u,去控制被控对象.这类普通的模糊控制器,是以系统误差E ~和误差变化率EC ~为输入变量,所以它的控制算法一般可表示为u ~(t)=F[E ~(t),EC ~(t)]的形式,它具有类似于常规PD 控制器的作用,具有响应时间短,超调量小,鲁棒性好的优点.但也存在稳态精度低,不能消除稳态偏差和稳态偏差变化率的缺点.由线性控制理论可知,积分控制作用能消除稳态误差,但动态响应慢,怎样解决这个问题,就是本文要讨论的主要问题.2 Fuzzy(模糊)积分作用普通Fuzzy 控制算法一般可表示为u ~(t)=F [E ~(t),EC ~(t)]的形式,由于{u(t)}是一个有限元集合,只能呈阶跃变化,所以Fuzzy 控制器即使加入了积分作用,也不能保证稳态时严格地有e(t) 0.此外,由于偏差E ~(t)及偏差变化率EC ~(t)被量化分档造成的调节死区,也难以消除系统余差.但从工程的观点看,要求严格的e(t) 0,既无必要,也无可能.只要预先给定一个充分小的正数 ,而使稳态误差的绝对值|e( )|< 成立,则可认为系统进入Fuzzy 稳态.然而加入积分作用可消除系统余差,但对系统的动态品质不利,使系统的稳态性变差.因此若在普通Fuzzy 控制器上增加积分作用,既有有利一面,也有不利的一面.如能取其可消除系统余差的优点.舍其影响动态过程品质的缺点,即在系统动态过程中不加积分作用,而当系统趋于稳态时,再加积分作用,就可得到满意的Fuzzy 控制器.3 新型Fuzzy-PID 控制器在普通的Fuzzy 控制器u ~(t)=F[E ~(t),EC ~(t)]的基础上,引入积分作用得到如下的新型Fuzzy-PI D 控制器如图2图2 新型Fuzzy-PID 控制器原理图新型Fuzzy-PID 控制器的算法为u ~(t)=F[E ~(t),EC ~(t), ki=1E i (t)] (1)u ~=[a 1E ~,a 2EC ~,a 3 ki=1E i ] (2)式中:a 1=k p 为比例放大倍数a 2=K d =K p T d /T s 为微分增益Ts 为采样周期,T d 为微分时间常数a 3=K I =K p T s /T i 为积分增益Ti 为积分时间常数3i=1a i =1,0<a i <1,i=1,2,3(2)式用Fuzzy 条件语句表示,则有IF E i ~and EC j and ki=1E i Then u ~i.j .k (3)式中i=1 l;j=1 m;k=1 n;这样就构成了一个三输入单输出Fuzzy 控制器,三输入分别是偏差E i ~,偏差变化率EC ~j ;及近似积分作用的和式 ki=1E i ~,输出量是u ~i.j.k.如果E i ~,EC ~j, ki=1E i ~,u ~i.j.k 是分别定义在W,X,Y,Z 上的Fuzzy 集,这些条件语句可归结为一个Fuzzy 关系R ~,即R ~=U i.j.k (E i ~ EC~jki =1E i ) u ~i.j.k(4)R (W,X ,Y,Z)=Vi =l,j =mi=1,j=1[ E i(W) EC j (X ) E i(Y)](5)根据Fuzzy 推理合成规则有u ~=(E ~ EC ~ ki=1E i ) R (6)即 u (Z)= R (W,X,Y,Z) [ E (W)EC (X) E i(Y)(7)E W EC X E Yu z 设计方法(一)由(2)式u ~=(a 1E ~,a 2EC ~,a 3 ki=1E ~i 可得n 时刻的控制量u(n)=[a 1E(n)+a 2EC(n)+a 3 ki=1E (i)](8)同理可得n-1时刻的控制量u(n-1)=2思茅师范高等专科学校学报[a 1E(n-1)+a 2EC(n-1)+a 3 ki=1E(i)](9)由(8)减去(9)就得到一个求解n 时刻控制量的递推公式u(n)=U(n-1)+[(a 1+a 3)E(n)+a 2EC(n)-a 1EC(n-1)-a 2EC(n-1)](10)当n=1时有u(1)=u(0)+[(a 1+a 3)E(1)+a 2EC(1)-a 1E(0)-a 2EC(0)](11)其中u(0)为系统稳态时所加的控制作用,E (0)=S-Y(0),S 为设定值,EC(0)=0设计方法(二)设计方法(二)直接用公式(2)来设计Fuzzy控制器:U=[a 1E ~,a 2EC ~,a 3 E i ](2)通过量测求取偏差E ~、偏差变化率EC ~和偏差累积 ki=1E ~i.首先用普通Fuzzy 控制器进行控制得到偏差E ~、偏差变化率EC ~和偏差累积和ki=1Ei 的上下限(E min ,E max ),(EC min ,EC max ),( ki=1E i min , ki=1Ei max ),根据这些上下限来确定E ~,EC ~, E ~i 各自论域的上下限(E ,E )(EC ,EC ),( k i=1E i , ki=1E i ).然后进行Fuzzy 化,由式(7)即可求得新型Fuzzyu (z)=V R (W,X,Y,Z) [ E (W) EC(X) E i(Y)](7)E W EC X E Y u z控制量,再进行精确化,控制量就可施加于系统了.4 讨论为了既消除系统余差,又改善动态品质,在系统动态过程中,不加积分作用,即a 3=0.当系统趋于稳态时,再加积分作用,用公式表示如下:IF |de(t)/dt|< 1and|e(t)|> 2Then a 3 0(12)t N t N 式中e(t) t 时刻系统的偏差de(t)/dt t 时刻偏差变化率 1 预先给定的小正数2 系统允许的最小余差N 充分大的正数[参考文献][1] 胡家耀、吴植翘、宋寿山.参考自调整Fuzzy-PI 调节器.信息与控制,1987,(6)1期.[2] 陶永平、尹怡欣.新型PID 控制及其应用.北京:机械工业出版社,1998,(9):111 113.[3] 章正斌、吴汝善、于键.模糊控制工程.重庆:重庆大学出版,1995,(6):189 191[4] 王磊、王为民.模糊控制理论及应用.北京:国防工业出版社,1997,(3)52 55.The Study about Fuzzy -PID controllerC HEN Qi(98Graduate Student,Industrial Automation Speciality,Kunming University of Science and Technology,Kunming 650093 China)Abstract:Fuzzy inte gral effect adds to ordinary fuzzy controller in order to make up a ne w fuzzy-PID controller.This ne w fuzzy -PID controller can eliminate steady state error of system and improve the perfor mance of ordinary fuzzy controller.It possesses both the fle xible advantage of fuzzy control and the precise char ac ter of PID control.Hence it may be called a advanced controller.Key words :fuzzy control;PID control;fuzzy-PID control;integral effect3陈颀:模糊 PID 控制器的研究。

基于FPGA的模糊PID控制器设计的开题报告

基于FPGA的模糊PID控制器设计的开题报告一、选题背景目前，PID（Proportional-Integral-Derivative）控制器被广泛应用于各个领域中的控制问题中，其简单明晰的结构以及易于调整参数的优秀表现为其在实际应用中受到广泛关注，但在某些复杂的系统中，如水、电、气控制系统中，传统PID控制器可能无法满足控制需求。

因此，模糊PID控制器应运而生。

采用模糊控制理论的PID控制器对于复杂系统的控制较传统PID控制器更加适用，能够提供更加优越的性能和更加灵活的适应性。

而FPGA（Field Programmable Gate Array）可以通过编程重新实现逻辑门电路，具有高速、低功耗以及可编程的优势，因此，基于FPGA的模糊PID控制器设计具有重要意义。

二、选题意义本设计旨在探究基于FPGA的模糊PID控制器的实现方法，具体如下：1. 探究模糊控制理论，了解模糊控制器在控制系统中的应用与优点。

2. 研究PID控制器的工作原理以及传统PID控制器的优缺点。

3. 实现模糊PID控制器的控制算法。

4. 设计基于FPGA的模糊PID控制器系统，并在实验中验证其性能和适用性。

通过此项研究，可以向实现更加高效、快速和灵活的控制系统迈进，同时在控制系统的设计与应用中提供理论支持和实践指导。

三、研究内容和步骤本项目的主要研究内容和步骤如下：1. 搜集相关的模糊控制理论与PID控制器的相关文献，掌握模糊控制原理和PID控制理论的基础知识。

2. 分析常见控制场景，比如电机控制系统场景，根据需要对PID控制器进行改进。

3. 设计基于FPGA的模糊PID控制器，并编写控制算法，完成整个控制器的逻辑设计。

4. 模拟和验证该模糊PID控制器算法的可行性和准确性。

5. 将设计的基于FPGA的模糊PID控制器应用到实际的控制系统场景中，进行性能测试。

四、预期成果本研究的预期成果包括：1. 实现了基于FPGA的模糊PID控制器，并完成控制算法的逻辑设计。

基于FPGA的模糊控制技术研究

基于FPGA的模糊控制技术研究模糊控制是一种非精确控制方法，它在控制系统中采用模糊逻辑来处理不确定性和模糊性。

它通过将输入和输出的关系描述为一系列模糊集合和模糊规则，来实现对系统的控制。

FPGA是一种可编程逻辑器件，具有高度的灵活性和可编程性。

将模糊控制技术与FPGA相结合，可以实现高效、实时的模糊控制系统。

首先，基于FPGA的模糊控制技术可以实现高速的计算和实时响应。

FPGA具有并行计算的能力，可以同时计算多个模糊规则，从而大大提高了控制系统的响应速度。

与传统的DSP或微控制器相比，FPGA在运算速度和计算能力方面具有明显的优势。

这对于一些实时性要求较高的控制系统尤为重要，如机器人控制、电力系统控制等。

其次，基于FPGA的模糊控制技术还可以实现灵活的控制算法和系统结构。

FPGA的可编程性使得模糊控制器的算法和结构可以根据实际需求进行灵活调整和优化。

可以根据系统的实际情况选择适当的模糊集合和模糊规则，从而提高控制系统的性能和效果。

此外，FPGA还提供了丰富的资源和接口，可以方便地与其他系统模块进行连接和集成，从而实现更复杂的控制系统。

另外，基于FPGA的模糊控制技术还具有一些其他的优点。

首先，FPGA的可重构性和可扩展性使得系统的升级和扩展变得更加容易。

当需要调整控制算法或增加输入输出接口时，只需对FPGA进行重新编程或重新配置即可，无需改变硬件结构。

其次，FPGA具有低功耗和体积小的特点，适合应用于一些嵌入式系统或移动设备中。

最后，FPGA还具有较高的可靠性和抗干扰性，能够适应各种复杂的环境和工作条件。

然而，基于FPGA的模糊控制技术也存在一些挑战和限制。

首先，FPGA的设计和编程需要专业的知识和技能，并且开发周期较长，成本较高。

其次，FPGA的资源有限，对于一些复杂的控制系统可能无法满足要求。

此外，FPGA的可编程性也可能导致一些优化问题，需要进行充分的设计和优化才能达到最佳性能。

综上所述，基于FPGA的模糊控制技术具有高速计算、灵活性、可重构性等优势，适用于一些实时性要求较高、复杂度较高的控制系统。

简述基于FPGA的温度模糊自适应PID控制器的设计

基于FPGA的温度模糊自适应PID控制器的设计2010-01-22 10:19:17 作者：郭敏秦刚刘洋来源:电子设计工程1 引言温度是工业生产过程中一个主要的被控参数。

目前，大多采用常规PID控制器实现对温度的控制。

PID控制器具有结构简单、易于实现且鲁棒性好、可靠性高等优点，对可建立精确数学模型的定常系统具有很好的控制效果，但由于实际温度控制系统工况复杂、参数多变、大惯性、大滞后，常规PID控制器难以对其高精度进行控制。

模糊控制鲁棒性强，无需被控对象的精确数学模型，只依赖于操作人员的经验知识及操作数据，非常适用于控制非线性、时变和滞后系统，但其静态性能较差，因此应用范围受很大限制。

针对这些问题，这里提出一种基于FPGA的温度模糊自适应PID控制器设计方案，该方案将传统PID控制与现代模糊控制相结合，应用模糊推理方法实现对PID参数的自动整定。

由此，经MATLAB 仿真验证该控制算法的可行性，将其应用于恒温箱的温度控制。

该控制器对恒温箱控制系统的控制效果明显优于常规PID控制器。

2 模糊自适应PID控制原理及结构模糊自适应PID控制基本原理：以误差e和误差变化ec作为输入，运行中不断检测e和ec，并利用模糊规则进行模糊推理，查询模糊矩阵表调整参数，满足不同时刻的e和ec对PID参数自整定的要求，利用模糊规则在线修改PID 参数，以使被控对象具有良好的静态、动态性能。

模糊自适应PID控制系统结构如图1所示。

常规PID控制器作为一种线性控制器，其离散的控制规律为：对于系统被控过程中不同的|e|和|ec|，PID参数Kp、KI、KD的自整定原则如下：(1)误差|e|较大时，为加快系统的响应速度，使系统具有快速跟踪性能，应取较大Kp和较小KD。

同时，为了防止积分饱和。

避免系统超调过大，应限制KI 或使其为零。

(2)误差|e|和|ec|中等时，为使系统超调较小，应取较小KP，适当KI和KD，特别是KD的取值对系统响应影响较大(一般取值较小)。

基于FPGA的PID控制器研究与实现共3篇

基于FPGA的PID控制器研究与实现共3篇基于FPGA的PID控制器研究与实现1近年来，随着现代控制理论的快速发展，PID控制器已经成为了广泛应用的经典算法之一。

PID控制器通过比较目标值和实际值之间的误差，反馈调整控制器的输出信号，实现对被控对象的精确控制。

PID控制器不仅简单且易于实现，而且良好的性能使其在自动控制领域中得到广泛应用。

而FPGA技术的高速并列运算、低延迟和高精度特性，为PID控制器的实时性和精度提供了重要的支持。

本文旨在通过基于FPGA技术的PID控制器研究与实现，探索这一领域的新思路和新方法。

一、PID控制器的基本原理PID控制器基于被控对象的输出值和标准值之间的误差进行控制。

该算法包括比例(P)、积分(I)和微分(D)三个参数。

其中，比例参数是通过直接调整被控量的大小，使其不断靠近标准值；积分参数修正了长期误差，通过积分误差实现偏差的修正；微分参数反映了被控物理系统的动力学特性，通过比率误差的变化率，实现对被控量的快速响应。

二、基于FPGA的PID控制器实现方案基于FPGA的PID控制器比传统的PC或单片机进行控制有更快的响应速度和更低的延迟。

基于FPGA的PID控制器将提供实时数据采集和高速算法处理的结合。

其实现方案基本步骤如下：1. 选择合适的FPGA芯片并进行开发环境搭建，比如选用Xilinx的Vivado软件进行开发。

2. 实现PID控制器的最重要的步骤是设计算法。

基于FPGA的PID控制器主要分为两个部分：控制循环和存储器组件。

控制循环模块主要将控制信号输出给被控对象，从而实现对被控对象的控制；存储器组件则使用存储器来保存被控量及反馈量等数据。

3. 在FPGA芯片上进行系统的相关硬件配置并进行PID算法的编程。

4. 根据实际需要，实现PID控制器与外部设备通信及数据传输，比如串口通讯、以太网通讯等。

三、实验结果与分析为了验证基于FPGA的PID控制器的实现效果和精度，我们进行了一系列实验。

基于FPGA的多功能PID控制器的设计

基于FPGA的多功能PID控制器的设计一、前言PID控制是一种常用的控制方式，在工业控制中有着广泛的应用，特别是在温度、压力、流量等参数的控制中非常常见。

PID控制器通过利用被控对象的反馈信息和设定值之间的差距来实现目标控制。

基于FPGA的多功能PID控制器利用硬件实现PID算法，可以大大提高PID控制的速度和精度。

二、多功能PID控制器的基本结构多功能PID控制器的基本结构包括输入信号采集、PID算法运算、输出信号处理。

其中，输入信号采集模块主要负责采集被控对象的反馈信号，PID算法运算模块主要负责对采集到的信号进行PID控制算法的计算，输出信号处理模块负责从PID算法运算模块中获取处理后的输出信号，将输出信号转化为控制信号，最终对被控对象进行控制。

三、PID算法的实现PID算法包括比例控制、积分控制和微分控制三部分，其控制原理是以误差为控制对象，通过增加比例、积分和微分三个分量来实现控制目标。

PID算法运算模块是多功能PID控制器的核心，其主要包括以下几个模块：1. 数据存储模块：用于存储采集到的被控对象的反馈信号以及PID控制器的参数；2. 系数计算模块：用于计算PID控制器的增益系数；3. 控制状态计算模块：用于计算控制状态；4. 控制状态记录模块：用于记录控制状态，用于下一步计算。

三、多功能PID控制器的设计多功能PID控制器的设计需要考虑到以下几个要素：控制速度、控制精度、可扩展性和稳定性。

1. 控制速度多功能PID控制器的速度受到硬件资源的限制，需要选择速度较快的FPGA芯片，同时还需要合理设计硬件结构，使PID算法可以高效运行，并能够快速响应输入信号。

2. 控制精度多功能PID控制器的控制精度受到硬件资源和PID算法的限制，需要在设计中选择适合的硬件资源和PID算法，同时需要在实现过程中尽可能减少误差。

3. 可扩展性多功能PID控制器应具备良好的可扩展性，能够方便地进行功能升级和扩展。

基于模糊PID技术的控制器研究

基于模糊PID技术的控制器研究作者姓名1，作者姓名2(1.作者单位正式对外名称，省份城市邮编；2.作者单位正式对外名称，省份城市邮编)摘要：文中通过对PID控制和模糊控制的原理和特点进行介绍，介绍了一种基于模糊PID控制器的模糊PID自整定控制方法，解决了工程机械多功能实验台在二次调节加载系统中的控制问题。

在该PID控制的规划和设计过程中，对基于模糊PID技术的控制原理进行了详细说明，并对其中的模糊变量和隶属函数进行了明确，制定出合适的模糊规则和相应的推理和解模糊的具体方法。

最后，对分别采用PID控制和模糊PID控制的试验台二次调节加载系统进行了模拟仿真，仿真结果表明，模糊PID控制器的校正效能良好，能够改变二次调节加载系统的动态响应，大幅提高控制器的控制效果。

关键词：模糊PID控制器；二次调节；控制原理；Matlab仿真The Research of Controller Based on thetechnology of fuzzy PIDAbstract:n this paper, through the PID control and fuzzy control to the principle and characteristics are introduced, this paper introduces a kind of fuzzy PID controller based onthe fuzzy PID control method auto-tuning, solve the multi-function equipment engineering machinery in the secondary adjusting the loading system control problem. In the PID controlof planning and design process, based on the fuzzy PID technology for the control principleof a detailed illustration, and the fuzzy variables and membership functions of the clear, to make out proper fuzzy rules and the corresponding specific methods of fuzzy reasoning reconciliation. Finally, the PID control and fuzzy respectively of PID control test rig secondary adjusting loading system simulation, the simulation results show that the fuzzyPID controller calibration performance is good, can change the secondary adjusting loadingthe dynamic response of the system and increase the controller control effect.Keywords: Fuzzy PID controller; Secondary regulation; Check Taiwan; Matlab simulation1、引言国内某大学研制的多功能机械试验台，可以对多种工程机械装置进行综合试验和悬挂，用户对机械的牵引和其他加载性能进行深入研究，在试验台上，其牵引的液压系统主要采用二次调节系统进行加载。

基于FPGA的PID控制电路的设计与实现

1%
2% 5% 3% 1%
2%
图2
基于硬件描述语言的 PID 电路的 RTL 图
6
有符号数加减运算电路处理：由于在本设计中出现了加减的运算，运用原码算法设计数字电路无疑增加电路的复杂度。而采用补码运算进行设计就简单多了，加减法运算都可以用相同的加法电路实现。在本设计中，对于负的运算值，采用了 “求反且末位加 1” 的补码运算将其转换为正值，简化电路的结构。小数运算的电路处理：在式(1) 中比例项的系数 KP 在（1、10）之间，而微分项的系数 KI 在（0、5）之间。因为采样周期比较短，就会形成小数系数。而硬件描述语言不能很好的进行浮点运算，解决的办法是对整个运算式进行放大缩小处理。例如把系数 n 增大 2 倍，获得整数运算后再进行缩小处理。
u(n) KP{e(n)
T TI
e(n) T [e(n) e(n 1)]} u (3)
i 1 0
n
TD
由（3）可看出，位置型控制算式不够方便，这是因为要累加偏差 e(i ) ,不仅要占用较多的存储单元，而且不便于编写程序。根据式（3）,不难看 u(n-1)的表达式，即
基于 FPGA 的 PID 控制电路的设计与实现
任文平，贾赞，李鹏，陈志坚
云南大学信息学院,昆明中国 650091 e-mail: rwp3053@
摘要: 数字 PID 控制是普遍采用的自动控制方法，具有参数能够灵活整定的特点，本文以 FPGA 为平台，采用补码的加法器代替减法器设计，小数运算整数化等设计方法进行了 PID 电路的设计与实现，以电动小车为控制对象的测试表明，与单片机控制电路相比，该电路不仅调节速度较快，而且可靠性更高。关键词: FPGA；PID；控制电路

基于FPGA的模糊PID控制器的设计

成了控制器的ＶＨＬ设计，并在一个具体的ＦＧＡ芯片上实现了该控制器。由于采用了模糊自整定参数技术和ＤＰ
增量式ＰＤ算法，本设计既降低了ＦＧＩＰＡ的资源耗费，又改善了传统ＰＤ控制器的控制性能。Ｉ
关键词：Ｔ７０ＩＮ１ＰＤ控制器；模糊逻辑；ＦＧＰＡ；ＶＨＬＤ中图分类号：文献标识码：Ａ文章编号：１７ —７３（０１０ —００ —０６３９８２１）１０１３
过程控制的需要。模糊控制是基于规则的智能控制
种信号处理算法，包含很多乘法、除法运算，因此非常适合在ＦＧ上实现。在ＦＧ上实现模糊控ＰＡＰＡ
制器是一种介于专用集成电路（ＳＣ）通用处理ＡＩ和
器之间的方案，具有性能高、发周期短、再用它开可性强等优势。
应用ＦＧＰＡ实现的模糊控制器，以很方便地可
场可编程门阵列，是作为专用集成电路ＡＩ它ＳＣ
（ｐｌａｉｐｃｉＩｔｇａｅｉｕｔ领域中的一ＡｐｃｔｎＳｅｉｃｎｅｒｔｄＣｒｉｉｏｆｃ）种半定制电路而出现的，解决了定制电路的不足，既又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
１模糊ＰＤ控制器Ｉ
设计开发周期短、计制造成本低、发工具先进、设开
标准产品无需测试、质量稳定以及可实时在线检验等优点引。

基于fpga的pid控制器设计

基于fpga的pid控制器设计基于FPGA的PID控制器设计在现代工业自动化领域中，PID（比例-积分-微分）控制器被广泛应用于各种控制系统中。

PID控制器可以通过对系统的误差进行连续的测量和调整，实现对系统的稳定控制。

而基于FPGA的PID控制器设计，则可以将PID控制算法实现在可编程逻辑器件上，提供更高的计算性能和灵活性。

在实际的FPGA PID控制器设计中，首先需要对被控对象进行建模和参数的测定。

建模是指将实际的被控对象转化为数学模型，以便进行控制算法的设计和仿真。

参数测定是指通过实验或模型辨识的方法，确定PID控制器中的比例、积分和微分参数，以使得系统的控制性能最优。

接下来，需要将PID控制算法实现在FPGA芯片上。

FPGA芯片具有高度可编程性和并行性，能够提供更快的响应和更高的计算性能。

通过使用硬件描述语言（HDL）如VHDL或Verilog，可以将PID控制算法转化为FPGA上的逻辑电路，并通过时钟信号进行同步。

在FPGA上实现PID控制器的关键是如何将连续的控制算法转化为离散的电路。

其中，采样周期的选择是一个重要的考虑因素。

采样周期应根据被控对象的动态特性和控制要求进行选择，以保证系统的稳定性和控制性能。

一般来说，较短的采样周期可以提高控制的灵敏度，但也会增加系统的计算负载。

除了采样周期外，PID控制器的输出还需要进行数字到模拟的转换，以控制外部执行机构。

这可以通过使用数字-模拟转换器（DAC）来实现。

DAC可以将FPGA输出的数字信号转化为模拟电压或电流，以驱动执行机构。

为了验证PID控制器的设计和性能，可以通过在FPGA上进行仿真和实际实验来进行验证。

仿真可以通过在FPGA开发板上加载控制程序，并对模拟或实际的被控对象进行测试。

实验则是将FPGA控制器与实际的被控对象连接，以验证其在实际环境中的控制性能。

基于FPGA的PID控制器设计是一项复杂而又重要的工作。

它不仅需要对被控对象进行建模和参数测定，还需要将PID控制算法转化为FPGA上的逻辑电路，并进行数字到模拟转换。

模糊PID控制的研究

36. If (e is PM) and (ec is NB) then (kp is PS)(ki is Z)(kd is PB) (1)
37. If (e is PM) and (ec is NM) then (kp is Z)(ki is Z)(kd is PS) (1)
38. If (e is PM) and (ec is NS) then (kp is NS)(ki is PS)(kd is PS) (1)
15. If (e is NS) and (ec is NB) then (kp is PM)(ki is NB)(kd is Z) (1)
16. If (e is NS) and (ec is NM) then (kp is PM)(ki is NM)(kd is NS) (1)
17. If (e is NS) and (ec is NS) then (kp is PM)(ki is NS)(kd is NM) (1)
模糊控制本身是一种自动控制，与传统的自动控制相比，只是在控制方法上采用了模糊数学与模糊逻辑推理理论，但他进行的仍然是确定性的工作，它不但能实现控制，还能够模拟人的思维方式，对一些无法构造数学模型的被控过程进行有效的控制。
复杂系统通常难以建立数学模型，或者数学模型随时间、外界条件变化而变化，传统的比例—积分—微分控制及现代控制理论控制效果较差。但是比例—积分—微分控制是闭环系统控制的理论基础，在控制量变化的不同阶段，采用不同的ＰＩＤ控制可实现复杂系统的简单控制。模糊ＰＩＤ控制通过分析偏差及偏差变化率，在线调整ＰＩＤ控制的比例系数、积分系数和微分系数，实现复杂系统的参数自调节模糊ＰＩＤ控制。
微分系数对闭环系统性能影响：Kd越大，系统响应速度越快，但系统稳态性能变差。微分环节的主要作用是试图阻止被控量的变化。因此在系统响应初始，一般选较小的Kd值获取为零，而在系统输出量接近稳态值时，Kd不宜过大，否则系统震荡加剧。

基于模糊PID控制开关电源的研究的开题报告

基于模糊PID控制开关电源的研究的开题报告一、选题背景随着计算机、通讯、信息技术的快速发展，电子设备越来越多地应用于现代社会，而电源作为电子设备的生命线，也日益成为人们关注的焦点。

在使用电源时，如何保证电源的参数稳定、质量可靠，成为电子设备工作者亟待解决的问题之一。

目前，开关电源已经成为工业、军事、民用等各个领域的主要电源形式，因其具有效率高、重量轻、体积小、功率密度高、线性范围大等诸多优点，受到了广泛的欢迎。

开关电源作为一种复杂的控制系统，其控制策略也必须适应各种不同的工作条件和动态过程。

在开关电源控制中，模糊PID控制逐渐成为一种新型的控制方法，它利用模糊逻辑的优良特性，解决了PID控制器在非线性、参数变化等条件下控制的不稳定、精度不高等问题。

因此，本研究将基于模糊PID控制方法，对开关电源进行深入研究，以提高其控制精度和稳定性。

二、研究目的和意义本研究旨在研究基于模糊PID控制方法的开关电源控制策略，通过对开关电源的输出电压、输出电流等参数的控制，提高开关电源的控制精度和稳定性，减小电源系统的波动和干扰，提高系统的可靠性和稳定性。

同时，本研究还可以为开关电源的控制和优化提供新的思路和方法，为电子设备的稳定运行提供有效保障，具有重要的实际应用价值。

三、研究内容和方案1.研究基于模糊PID控制方法的开关电源控制策略。

2.开展开关电源参数测试和控制系统设计，构建基于模糊PID控制的开关电源控制系统。

3.对开关电源进行控制精度测试，并对控制系统进行优化和改进。

4.开展实验研究，并对实验结果进行分析和总结。

四、预期成果本研究预计实现以下成果：1.通过基于模糊PID控制方法的开关电源控制策略，提高开关电源的控制精度和稳定性。

2.构建基于模糊PID控制的开关电源控制系统，并对控制系统进行优化和改进，提高系统的可靠性和稳定性。

3.开展实验研究，证明本研究取得的控制结果具有较高的精度和稳定性，为电子设备的稳定运行提供有效保障。

基于FPGA的模糊PID控制器的研究

基于FPGA的模糊PID控制器的研究
王志华;李绍文
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2009(025)029
【摘要】提出了一种基于VHDL描述、FPGA实现的模糊自整定PID控制器设计方法.首先,借助Matlab系统仿真工具,优化得出模糊PID参数的模糊推理规则和控制器算法结构.然后,进行控制器的VHDL分层设计.最后,在一个具体的FPGA芯片上实现了该控制器.由于采用了离线计算、在线查表的模糊自整定参数技术和增量式PID算法,本设计既降低了FPGA的资源耗费,又改善了传统PID控制器的控制性能.是实现单片或小系统智能控制策略的一种新的有效途径.
【总页数】3页(P168-170)
【作者】王志华;李绍文
【作者单位】541004,广西桂林,桂林电子科技大学计算机与控制学院;541004,广西桂林,桂林电子科技大学网络信息中心
【正文语种】中文
【中图分类】TP311
【相关文献】
1.基于FPGA的模糊PID控制器的设计 [J], 齐建玲;庄士霞
2.基于FPGA的模糊PID控制器设计 [J], 许忠仁;姜丽;杨冶杰;朱文伟
3.基于FPGA的模糊PID控制器设计 [J], 沈峰;郝国法;贺秋实
4.基于FPGA的倒立摆模糊PID控制器设计实现 [J], 郑浩;汪正祥;张凤登
5.基于FPGA的BLDCM模糊PID控制器设计 [J], 卿金晖;胡黄水;王宏志
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基于双闭环模糊PID控制器的开关电源控制的设计

基于双闭环模糊PID控制器的开关电源控制的设计电压调节模块（Voltage Regulator Module，VRM）具有低压大电流输出、快速负载变化响应、高输出稳定度等特点，主要应用于CPU 等对供电电源有特殊要求的集成电路芯片的供电。

然而随着集成电路技术的迅速发展，晶体管体积迅速减小、单芯片晶体管数迅速增加。

这样的半导体制造技术发展趋势已经使得集成电路芯片的供电电压越来越低，负载电流越来越大，负载变化速度越来越快、幅度越来越大。

集成电路芯片这样的越来越严酷的供电要求需要VRM 的性能有新的提升。

同时性能的提升需要传统控制方法有新的发展和变化。

传统的模拟控制器自Unitrode 公司推出UC1842 系列以来便通常采用双闭环控制方法。

在这种控制器中需要一定的三角波信号作为峰值电流控制模式，或V2 控制模式的控制内环输入信号。

故在这样的控制律下一般采用输出滤波电感的电流纹波或输出滤波电容的电压纹波作为控制器内环反馈信号。

但采用输出滤波电感的电流纹波信号作为控制器输入使控制器无法直接获得负载电流信号。

所以该方法在采样环节存在固有的响应延迟问题。

而采用输出滤波电容的电压纹波信号作为控制器反馈输入信号虽然可加快负载变化的反馈速度。

但随着集成电路供电电压的不断降低，其对电源输出电压的纹波要求不断提高，输出电压纹波必须越来越小。

从而输出滤波电容的电压纹波作为控制器的反馈信号必然越来越微弱，信噪比越来越低，越来越容易受到外部干扰。

所以传统的双闭环控制律存在一定的缺陷，同时这一缺陷已经越来越无法适应集成电路工业对供电需求的发展。

开关电源是一种非常典型的非线性系统，无法建立精确的模型。

于此同时模糊PID 双闭环控制器，本文基于Buck 变换器提出了一种采用输出电压、输出电流进行双闭环。