基于FPGA模糊控制器的设计

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本文针对目前国内外基于FPGA实现模糊控制器的理论、EDA软件工具的使用以及FPGA技术的发展,对模糊控制器的设计作了有益的探索,并达到了预期的实验效果。文章综述了模糊控制理论的产生、发展、应用现状以及今后的发展方向;介绍了模糊逻辑、模糊控制的基本原理和模糊控制器的结构;阐述了常规模糊控制器的设计过程。   介绍了运用 VHDL语言进行模糊控制器的设计过程。对模糊控制过程中隶属度函数的存储采用了分段存储法,其设计方法简单,提高了运算速度和运算精度。   采用了“最大-最小”函数法简化了模糊控制规则的推理过程。运用“倒数相乘法”实现除法器的设计,能够实现任意数的除法运算,且精度较高。并以模糊空调温度控制器为例进行了理论说明和模糊设计,并给出了相应的VHDL代码。   整体设计及其各个模块都在ALTERA公司的EDA工具QuartusⅡ和Modelsim SE平台上进行了逻辑综合及功能时序仿真,综合与仿真的结果表明,基于FPGA的模糊控制器芯片消耗较少的硬件资源,达到了较高的设计性能,在速度和资源利用率方面均达到了较优的状态,通过在FPGA开发板上的验证与测试,测试结果表明,所设计的模糊控制器可满足实时模糊控制的要求。
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