基于ARM電冰箱模糊控制系統(tǒng)仿真設計

1 引 言

模糊控制理論的提出，為我們提供了一種新的控制方法。這種方法以微處理器構(gòu)成的模糊控制器為核心，以模擬人腦的思維方式為基本出發(fā)點，不需要我們對控制對象準確建模，就能很好的解決非線性、大滯后環(huán)節(jié)、變參數(shù)對象的控制問題［1］。依靠操作人員的經(jīng)驗來建立合理的模糊控制算法，就能使難控制的系統(tǒng)達到比較好的控制效果。

在電冰箱的控制中，溫度是主要的控制對象，控制的好就有顯著的節(jié)能效果。影響溫度變化的因素很多，如環(huán)境溫度的高低，冰箱本身的容積，開冰箱門的次數(shù)，每次開門的時間，冰箱中食物的多少，以及食物的種類和性質(zhì)等等。所以要想建立電冰箱溫度變化的精確數(shù)學模型是很困難的。因此可采用模糊控制解決。

在本設計中，模糊控制器輸入量為系統(tǒng)的誤差E和誤差變化率DE、輸出為系統(tǒng)的控制量U，因此模糊控制器的工作過程可以描述為：首先將模糊控制器的輸入量轉(zhuǎn)化為模糊量供模糊邏輯決策系統(tǒng)用，模糊邏輯決策器根據(jù)規(guī)則決定的模糊關(guān)系R，應用模糊邏輯推理算法得出控制器的模糊輸出量。最后經(jīng)精確化計算得到的控制值去控制被控對象。

2 模糊控制系統(tǒng)的設計

2.1輸入輸出

將傳感器測得的精確溫度在各自的變化區(qū)間上分為幾個檔次，使每檔對應一個模糊集。我們設定電冰箱溫度升降范圍-15℃~+15℃之間變化，而輸入變化范圍為-15℃~+15℃，輸入變化率變化范圍為-6~6之間。將它分為6檔，并和模糊變量負大，負小，負零，正零，正小，正大一一對應，所以K1=6/15=0.24，K2=6/6＝1，K3=15/6=2.5。

在MATLAB環(huán)境下，鍵入Fuzzy命令，進入模糊邏輯上具箱［2］，在屏幕上出現(xiàn)帶有單輸入、單輸出、模糊規(guī)則的模塊系統(tǒng)，用戶雙擊輸入、輸出模塊，可進行輸入、輸出變量的論域范圍、各個語臺變量的隸屬函數(shù)形狀等參數(shù)的編輯。并保存為wen.fis本例中3個變量的隸屬函數(shù)，它們的語言量值分別為:

E ={NB NS ZR PS PB}、DE={NB NS ZR PS PB}、U ={NB NS ZR PS PB}
輸入偏差E論域：“正大”（PB）多數(shù)取在+6℃附近、“正小”（PS）多數(shù)取在+2℃附近、“正零”（ZR）多數(shù)取在零左右一點附近、“負小”（BS）多數(shù)取在-2℃附近、“負大”（NB）多數(shù)取在-6℃附近。輸入變化率DE語言變量值和輸出U的語言變量值同輸入變量E;輸入隸屬度函數(shù)如圖2.1所示 ，輸出隸屬度函數(shù)如圖2.2所示

圖2.4仿真框圖