專利名稱：一種基于存儲器地址映射的二維模糊控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及模糊控制器，具體涉及一種基于存儲器地址映射的二維模糊控制器。
技術(shù)背景對于許多很難建立精確數(shù)學(xué)模型的不確定性復(fù)雜的被控對象或過程，采用智能控制策略是一種較好的選擇。其中模糊控制是一種應(yīng)用得比較成功的智能控制策略。目前，模糊控制技術(shù)己在工業(yè)過程、運(yùn)載工具、機(jī)器人和家用電器中得到廣泛應(yīng)用。用于工業(yè)過程、運(yùn)載工具和機(jī)器人的模糊控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，編寫模糊控制程序難度較大。專家們通過深入研究模糊集合論及其應(yīng)用，提出了模糊控制查詢表，為模糊控制技術(shù)的應(yīng)用起了較大的促進(jìn)作用。可以在模糊控制查詢表的基礎(chǔ)上設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單、控制性能較好的簡單模糊控制器。簡單模糊控制器根據(jù)不同的誤差和誤差變化率計算好相應(yīng)的控制輸出量，制作成模糊控制查詢表，大大減小了模糊控制程序編寫的難度，利用計算機(jī)開發(fā)一個實(shí)用的模糊控制系統(tǒng)，就不再需要編寫模糊化、模糊推理和逆模糊化等程序，僅僅編寫幾句查表語句即可。然而，用于電冰箱、空調(diào)、微波爐、洗衣機(jī)、電飯煲等家用電器及其它設(shè)備的模糊控制器，由于體積、成本等因素的限制，常采用單片機(jī)等微型控制裝置來開發(fā)所需要的模糊控制器，其控制系統(tǒng)和程序開發(fā)等工作仍然非常煩瑣。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種基于存儲器地址映射的二維模糊控制器，它能把模糊控制查詢表的控制輸出量直接存儲在存儲器中，以誤差和誤差變化率作為地址，并通過地址映射直接輸出控制量來控制被控對象，而且電路簡單、體積小、響應(yīng)速度快，抗干擾能力強(qiáng)，應(yīng)用簡便。
本實(shí)用新型所述的一種基于存儲器地址映射的二維模糊控制器，包括設(shè)在線路板上的模糊控制電路，其特征是模糊控制電路由減法器IC1，與減法器IC1連接的A/D轉(zhuǎn)換器IC2，與A/D轉(zhuǎn)換器IC2連接的鎖存器[I]IC3和鎖存器(II)IC4，與鎖存器[I]IC3和鎖存器[II]IC4連接的存儲器IC5，與存儲器IC5連接的鎖存器[III]IC6，與鎖存器[III]IC6連接的D/A轉(zhuǎn)換器IC7，與D/A轉(zhuǎn)換器IC7連接的信號調(diào)理電路IC11，與信號調(diào)理電路IC11連接的信號放大電路IC12，分別與A/D轉(zhuǎn)換器IC2、鎖存器IC4和時序控制電路IC10連接的與門IC8，分別與A/D轉(zhuǎn)換器IC2、鎖存器IC3和時序控制電路IC10連接的二分頻控制邏輯電路IC9組成，時序控制電路IC10的輸出端與鎖存器[III]IC6連接；模糊控制電路的1腳和2腳與電源連接，其減法器IC1設(shè)定端的3腳、4腳和5腳與被控對象中的電位器連接，減法器IC1的6腳和7腳與傳感/變送器連接，信號放大電路IC12的8腳和9腳與驅(qū)動執(zhí)行單元連接，驅(qū)動執(zhí)行單元與被控對象連接。本實(shí)用新型的模糊控制電路可以集成在一塊芯片上，其體積更小。
本實(shí)用新型的工作過程是模糊控制電路的減法器IC1比較被控對象中的電位器的設(shè)定值與傳感/變送器的反饋量得到誤差值，送入A/D轉(zhuǎn)換器IC2進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到的誤差數(shù)值信號；A/D轉(zhuǎn)換器IC2轉(zhuǎn)換結(jié)束信號是一個周期出現(xiàn)的脈沖信號(C點(diǎn)波形)，經(jīng)二分頻控制邏輯電路IC9分頻后得到的輸出信號(D點(diǎn)波形)作為鎖存器[I]IC3的鎖存信號，將A/D轉(zhuǎn)換器IC2第一次轉(zhuǎn)換的結(jié)果鎖存在IC3中，作為存儲器[III]IC5的高8位地址A8～A15；經(jīng)二分頻控制邏輯電路IC9分頻后得到的輸出信號(D點(diǎn)波形)經(jīng)時序控制電路IC10后得到的信號(E點(diǎn)波形)與A/D轉(zhuǎn)換器IC2轉(zhuǎn)換結(jié)束信號一起輸入到與門IC8，在IC8的輸出端得到鎖存器[II]IC4的鎖存信號，將A/D轉(zhuǎn)換器IC2第二次轉(zhuǎn)換的結(jié)果鎖存在IC4中，作為存儲器[III]IC5的低8位地址A0～A7；將鎖存器[I]IC3的高8位地址和鎖存器[II]IC4的低8位地址組合得到16位地址A。再根據(jù)模糊控制算法推導(dǎo)的簡單模糊控制查詢表，把表中的輸出控制量預(yù)先儲存在存儲器[III]IC5的指定位置。其寫入方法如下第一步，任意給定存儲器地址；第二步，分別計算出該地址高8位和低8位十進(jìn)制值，其范圍是{-127-+127}；第三步，把所得到的高8位和低8位地址值分別映射到誤差和誤差變化率論域，得到e(N)和e(N+1)；第四步，e＝e(N)、Δe＝e(N+1)-e(N)；第五步，根據(jù)誤差e、誤差變化率Δe和模糊控制查詢表，得到輸出控制量u；第六步，從輸出控制量論域映射到{0，-，255}之間的數(shù)值；第七步，把該數(shù)值轉(zhuǎn)變?yōu)槭M(jìn)制或二進(jìn)制，寫入給定存儲器地址。
這樣，存儲器[III]IC5的地址A和相應(yīng)地址儲存單元的數(shù)字D之間就建立了一種映射關(guān)系，即A→D。在時序脈沖的控制下，就可以輸出存儲器中儲存的數(shù)據(jù)D，即控制量u，再經(jīng)過時序控制電路IC10延時后得到鎖存器IC6的鎖存信號(G點(diǎn)波形)，并將控制量u鎖存在鎖存器IC6中，得到最后的控制輸出量U，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器IC7輸出，經(jīng)調(diào)理、放大后輸出給驅(qū)動執(zhí)行單元對被控對象施加控制作用。
本實(shí)用新型克服了傳統(tǒng)計算機(jī)原理的存儲器存儲內(nèi)容與地址無關(guān)的缺點(diǎn)，整個模糊控制器沒有用任何復(fù)雜的電路或芯片，也沒有使用CPU，具有造價低、體積小、抗干擾能力強(qiáng)，應(yīng)用簡單等優(yōu)點(diǎn)，適宜各種家用電器實(shí)現(xiàn)模糊控制。執(zhí)行一次完成響應(yīng)所花費(fèi)的時間約等于A/D轉(zhuǎn)換器的兩個轉(zhuǎn)換周期，響應(yīng)速度比基于工業(yè)控制組態(tài)軟件的控制系統(tǒng)快，完全可以迅速地糾正誤差，特別適宜一些快連續(xù)量的運(yùn)動控制。


圖1是本實(shí)用新型的工作原理示意圖。圖2是控制邏輯時序圖。
圖3是本實(shí)用新型的電路圖。
具體實(shí)施方式
參見圖3，以本實(shí)用新型應(yīng)用在變頻空調(diào)器上為例，將設(shè)有模糊控制電路的線路板10裝在變頻空調(diào)器中，模糊控制電路的1和2腳與電源連接，模糊控制電路中的減法器IC1的3、4和5腳與變頻空調(diào)器中的遙控電位器連接，模糊控制電路中的減法器IC1的6和7腳與溫度傳感器連接，模糊控制電路中的信號放大電路IC12的8和9腳與驅(qū)動執(zhí)行單元-空調(diào)變頻器連接，驅(qū)動執(zhí)行單元與被控對象連接。簡單調(diào)節(jié)相應(yīng)的連接參數(shù)，如輸入、輸出信號的性質(zhì)，即選擇電壓或電流及其幅度，就可以實(shí)現(xiàn)變頻空調(diào)器的模糊控制。當(dāng)用戶通過遙控器或按鈕設(shè)定好所需要的室內(nèi)溫度后，模糊控制器比較溫度傳感器測到的室內(nèi)當(dāng)前實(shí)際溫度值與用戶設(shè)定的期望值，可以得到誤差值，經(jīng)過轉(zhuǎn)換處理，就可給出相應(yīng)的輸出控制量，調(diào)整空調(diào)變頻器的頻率，進(jìn)而控制空調(diào)器的工作效率。
權(quán)利要求1.一種基于存儲器地址映射的二維模糊控制器，包括設(shè)在線路板上的模糊控制電路，其特征是模糊控制電路由減法器IC1，與減法器IC1連接的A/D轉(zhuǎn)換器IC2，與A/D轉(zhuǎn)換器IC2連接的鎖存器[I]IC3和鎖存器(II)IC4，與鎖存器[I]IC3和鎖存器[II]IC4連接的存儲器IC5，與存儲器IC5連接的鎖存器[III]IC6，與鎖存器[III]IC6連接的D/A轉(zhuǎn)換器IC7，與D/A轉(zhuǎn)換器IC7連接的信號調(diào)理電路IC11，與信號調(diào)理電路IC11連接的信號放大電路IC12，分別與A/D轉(zhuǎn)換器IC2、鎖存器IC4和時序控制電路IC10連接的與門IC8，分別與A/D轉(zhuǎn)換器IC2、鎖存器IC3和時序控制電路IC10連接的二分頻控制邏輯電路IC9組成，時序控制電路IC10的輸出端與鎖存器[III]IC6連接；模糊控制電路的1腳和2腳與電源連接，其減法器IC1設(shè)定端的3腳、4腳和5腳與被控對象中的電位器連接，減法器IC1的6腳和7腳與傳感/變送器連接，信號放大電路IC12的8腳和9腳與驅(qū)動執(zhí)行單元連接，驅(qū)動執(zhí)行單元與被控對象連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于存儲器地址映射的二維模糊控制器，其特征是模糊控制電路可以集成在一塊芯片上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于存儲器地址映射的二維模糊控制器。包括設(shè)在線路板(10)上模糊控制電路，其特征是模糊控制電路由減法器IC
文檔編號G05B13/00GK2609026SQ03233718
公開日2004年3月31日 申請日期2003年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月26日
發(fā)明者李太福, 趙明富, 李山, 雷建軍 申請人:重慶工學(xué)院