基于FPGA的模糊PID控制器设计

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PID控制器作为一种传统的控制方法在现代工业现场应用仍然非常广泛,而PID控制器的参数调节一直是智能控制研究的问题之一,本文采用模糊控制方式对PID控制器的参数进行自适应调节。模糊PID控制器具有较高的精度与优良的动态响应性能的优点,实现方法多为基于单片机技术的软件实现,其实时性与抗干扰性能并不理想。本文采用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)来设计一款硬件模糊PID控制器,很好地克服了软件实现方案的上述缺点。硬件设计平台采用ALTERA公司的CYCLONE系列FPGA芯片EP2C35,主要完成模糊控制、PID控制算法的硬件实现。软件平台是QUARTUS II9.0,在该平台上完成了系统的代码及原理图输入、编译、功能仿真、布线、时序仿真以及在线编程等功能。最后完成硬件电路的设计、调试、验证和分析。为了检验模糊PID控制器的控制效果,本文设计一个完整的炉温控制系统。系统主要功能有:1.模拟信号的预处理;2.对输入量进行模糊化处理,完成对PID控制器三个参数的模糊自适应调节;3.根据初始参数的设定情况及模糊控制器输出的三个参数的增量情况,利用流水线设计的思想完成PID控制算法;4.完成对被控对象的实时控制。
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