一种基于MCS89C52单片机的模糊控制器的设计曲轴冲床

一种基于MCS89C52单片机的模糊控制器的设计

一种基于MCS89C52单片机的模糊控制器的设计 2011： 1引言 近年来，模糊控制技术在工程控制中得到推广和应用。作者利用模糊控制技术，设计了一种数字式的模糊控制器，通过数字计算机、A/D、D/A和传感器，执行电机和受控制对象，构成实时控制系统，图1是这个实用控制系统的结构。系统是一个双闭环的控制系统，内环采用一个模拟的电流控制器，外环采用一个数字控制器，应用了模糊控制的策略和算法。控制器的输入为给定直流电压信号、脉冲信号、模拟的电流反馈信号，输出为直流电压控制信号，控制对象为一个开关型磁组电机。2硬件系统设计2.1模糊控制器的电路结构 模糊控制器是通过一个数字计算机系统来实现的，其硬件系统的核心是MCS51系列单片微型计算机芯片89C52芯片，它带有微处理器CPU、程序存储器EPROM、数据存储器RAM、输入/输出口I/O、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器、串并行接口。89C52芯片与外围电路ADC0809、DAC0832芯片、逻辑运算的译码控制芯片74LC373、运算放大器芯片等组成了数字控制器计算机的硬件系统(见图2)。 89C52的有4个I/O接口，其中P0作为数据口，通过DB总线与ADC0809、DAC0832的数据口连接，P1口与外部开关信号连接，P2口的作为控制口，P3口的P3-3用作外部中断1(INT1)信号口，P3-4引脚作为T0定时器的信号接口。 ADC的地址线A、B、C直接与经地址译码器74L373输出的A0、A1、A2连接。89C52的读写信号和P2-7信号进行逻辑运算后，控制ADC的地址锁存和启动转换。由于ADC的时钟频率为500KHz，而89C52的时钟频率为12MHz，ALE引脚输出频率为2MHz，经过了两个D触发器进行分频。 DAC写选通信号WR1、WR2与89C52单片机的写信号连接。片选信号CS和传送信号都与P2-7连接。CPU执行一次写操作，DAC的输出随即改变。2.2数字控制器工作原理 图3为数字控制器计算机的原理图。数字控制器的输入为：模拟的给定直流电压信号和电流反馈信号、来现自控制台的操作信号(保护、报警等开关信号)。输出信号是经过程序处理后的单极性的模拟直流电压信号。时钟信号通过外接晶体与89C52芯片内部反相放大器构成振动器产生，其频率为12MHz。复位信号直接加在芯片引脚上。 转速反馈信号是脉冲信号，电机每转一圈发出24个脉冲，经过256倍频处理以提高反馈精度。这个脉冲信号通过I/O引脚接入。设置89C52内部的T0为计数器，每接受一个脉冲计数一次；设置T1为定时器，使用INT1中断，即T1计数溢出作为定时中断信号，则设置T1计数值，使得每10ms溢出一次，用每10ms的T0的计数作为转速反馈值，并刷新一次。 A/D转换器具有8个通道，通过多路开关，把ADC0890芯片IN0和IN1引脚上的模拟的直流电压给定信号和电流反馈信号转换为数字信号。D/A芯片把控制器输出数字信号转换为单极性模拟的直流电压控制信号。 计算机启动后，即把存于EPROM中的程序读入RAM执行，定时启动ADC，采集A/D端口的给定信号、反馈信号数据和T0计数器的数据，通过DB总线传递给CPU，CPU根据设计的算法进行处理后，向DAC端口发出写指令，通过DB总线把经过运算处理后的数据传递给DAC，改变其输出值，即改变了运送放大器的输出电压。3控制器的算法设计3.1具有复合控制的模糊控制器结构设计 本模糊控制器为典型的双输入、单输出方式，采用复合控制的结构，即控制器分为基本的模糊控制和偏差积分控制两个部分(见图4)，增加了比例积分环节，减少零点附近的摆动，提高了系统的精度，消除了扰动带来的误差。 基本的模糊控制部分，要完成输入信号(给定信号和反馈信号的偏差和偏差的变化率)的模糊化、根据模糊知识库进行模糊推理和模糊判决(反模糊化)，得到精确控制变量。但是，由于模糊运算的过程复杂，采用在线推理的运算方式难以满足快速系统的实时控制要求。为了提高运算速度，在此采用了离线方式，即预先根据模块控制的结构和算法计算出一张控制表，实时控制时复杂的推理运算简化为查表运算，提高了系统的响应速度。3.2模糊控制器的参数设计 采用离线方式完成推理的模糊控制器的设计，关键是要设计一张控制决策表。控制决策表的计算比较

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