ARM的Cortex微控制器模糊控制的自动定位试验台

ARM 的的 Cortex 微控制器模糊控制的自动定位试验台微控制器模糊控制的自动定位试验台 摘要 本文介绍了一种模糊逻辑应用在 ARM Cortex 微控制器 1 的执行情 况 模糊逻辑与微控制器已经集成测试电机的位置和速度控制的应用 模糊逻 辑是一种多值逻辑的亚型 可在结合使用其他控制器类型 的 PI PID 控制 神经网络 遗传算法等 微控制器是核心 或 大脑 的装置 复杂的设备包 括两个或多个微控制器 通过各种通信协议进行数据交换 每个微控制器的集 成软件 它代表了 心 的微控制器 如果没有软件 微控制器只是一个无用 的电子元件 该软件代表了模糊逻辑 它控制着本应用电机的位置 微控制器 的软件往往是写在 C 程序设计语言 表达往往意味着有更多的编程语言可用 有一个位置闭环控制 即电机的位置调节到一个参考位置 如果电机负载正在 发生变化 这个应用程序的第一个目标是编写一个模糊逻辑的 ARM Cortex M3 的微控制器推理机的 C 语言源代码 第二个目标是测试在一个位置与速度的 PI 控制器相结合的控制自动门这种模糊逻辑推理引擎 最后目标是要分析的变量 门永权模糊逻辑控制器自动门的行为 导言导言 近年来 模糊控制已经蔓延到各种通心粉设备需要操作控制 采用模糊逻辑 的使用也愈来愈家电及工业机械地面 对模糊控制的主要优势是机制的功能 在惯性 摩擦等变化 的各种版本的鲁棒性 一个 PI 和 PID 控制器是基于数 学方程 这些控制器时变得不稳定机制功能的变化 PI 或 PID 控制器的输出与 计算数学和工艺参数的测量 该控制器的任务是减少过程中出现错误 模糊逻 辑控制可以由用户进行配置 以及一个输出控制器的进展可以通过规则库和隶 属函数的过程测量有关规定 对机械设备的位置上半年速度要尽可能快 例如 对机械设备的位置速度下半年要高 因为惯性慢 标准的控制器不能提供这种 控制方法 而模糊逻辑控制器 类似的问题发生与自动门 自动翻译门的重量 都因为各种版本或摩擦轴承变量类似的问题 在时间的增加 一进门 PI 控制器 必须设置后 每门大会注册 或当轴承摩擦增加 模糊逻辑控制器不需要安装 时的机制功能的变化 自动门运动可以更灵活的模糊逻辑控制 模糊逻辑控制器 保罗 升禧林等工作 6 已经对这个应用程序相似 他们的作品描述了一个标准的 PID 控制器之间以及直流马达位置控制的模糊逻 辑控制器的比较 该控制器与类比 I 基于 PC O 的的直流电动机转子位置定义 与通过模拟输入位置传感器 直流电动机的电源接口是通过计算机控制的模拟 输出 万华的提示和 Mo 玄周接下来的工作 7 是模糊逻辑的直流电动机速度控 制 他们的工作是基于一个与模拟输入转速控制数据从 16 位微控制器 电机控 制 PWM 输出和 I O 的 液晶显示器 键盘 其他控件 一种模糊逻辑的速度 在 MATLAB 刺激控制器的仿真是蒙塔莱澳等工作 8 他们的工作描述了 PID 和模糊速度控制在模拟的差异 一个具有自适应模糊干扰估计的直接驱动 机器人是拉杰科特 A 和嘲笑 光 9 的工作 他们的工作描述了适应性调整 从而改善模糊控制器的动态变化 该控制器算法是基于 PC 和沟通的机器人控 制器 模糊速度控制器是另一个伊希斯答等类似的工作 10 这是基于 PIC 单片机实现 有关于如何实现一个微控制器模糊逻辑的各项决定 有些公司提 供具有各种单片机编译软件类型集成或独立编写常见的 C 编程语言模糊推理引 擎 第一个选项提供没有对 C 编程知识在这个软件需要 2 只有一个模糊逻辑的 基本设置 编译器软件就可以买到的价格 在第二个选项 模糊逻辑可以用书 面的 C 编程语言知识的各类用户 一个电机位置的应用模糊逻辑第二个选项 图 1 在 ARM Cortex 微控制器是本文描述 阁下法郎 河野生动物园 ARM 的 Cortex 微控制器在自动门试验台模糊位 置控制 二 试验台二 试验台 模糊逻辑控制软件运行在 32 位微控制器 LPC1768 5 该应用程序在 MCB1700 演示板设计 4 该演示板是专为各种应用程序在基于微控制器的实 验 通讯 如 USB 以太网 RS232 和 CAN 已经包含在演示板 通用输入 输 出 IO 的包含在模拟输入 可变电阻 摇杆 数字输入 和 利兹 数字 输出演示板 一个原型领域的目的是为用户的特定应用设计 与该用户可以使 用微控制器上的所有通用引脚 彩色液晶板也包含在演示板 一个名为龙骨 uVision4 编程软件 3 用于 C 编程和编译 基尔 ulink2 4 是用于调试和代码传输 到微控制器 一个控制器的回路 图 2 包括一个速度 PI 控制器和位置模糊控 制器 图 一个控制板 图 3 是为直流电动机控制 直流马达控制电路的 MCB1700 演示板 编码器输入板 速度 位置传感器连接 组成 一个 H 桥的 DC DC 转换器的原型板 以及一 230VAC 30VDC 电源 该 MCB1700 有一个 位置和速度的测量 过程响应数据传输到个人计算机可以通信编码器输入 微 控制器编程和调试的 JTAG 的 Ulink2 模块 PWM 和直流电机的速度和方向控 制数字输出接口 以及一个 5V 电源 该阿布里奇原型板供应 MCB1700 板和控 制着从微控制器的 PWM 直流电动机和方向的数据 图 3 原型管制局 该试验台的最后一部分是自动门机制 图 4 该机制由一个具有重量块 直线导轨 门部支援车 和一个旋转到线性转换机制门翼 图 4 自动门试验台 三 模糊逻辑三 模糊逻辑 熊的模糊逻辑控制逻辑对人类的相似性 它是一个系统 在输入过程值决定 作品 利用模糊逻辑引擎开始的理由和成员函数 每个成员函数可以配置此应 用程序在两个不同的标准形状 无论是三角形或梯形的形状 形状可以有更多 的模糊隶属函数使用 清脆的理由的一部分转换输入值输入 输入隶属函数值 的模糊值 三角形的理由是定义一个方程 3 1 计算输入值的清脆的输入模 糊值 点值 一 注 一 数控 和 I 第二 图 5 输入范围值 NX 的依赖 阿是穴的隶属函数 这是标准值 1 最大调整值 NX 的特点是脆输入值 模拟 输入 编码器输入等 第 i 指数给出了模糊输入隶属函数数量和 N 指数呈 现模糊输入数字 梯形的理由是指由下列方程 3 2 点值 一 注 一 数控 一 次和第 一 东北 图 6 在输入范围值 而定 阿是穴的隶属函数 这是标准值 1 最大调整值 NX 的特点是脆的输入 值 推论引擎与规则库 图 7 转换输入模糊值 一 女 推论值 maze 此时此刻规则库专用 其中指数 z 是输出数量 索引 j 表示输出隶属函数数和 指数 M 代表规则的编号 规则库由代表规则的编号 规则库由中频 当时的 句子 例如规则 1 在和逻辑运算符 或者是用于多个模糊规则库中的输入值 一 女比较 输入模糊值 I 与低价值怒江被接受为基于规则的隶属函数的使用和操作时 一个最高值作为输入的模糊隶属函数的规则时接受使用或运营商 基于规则的隶属函数 图 7 可以有两个或多个规则为基础的输出隶属函数 取决于规则的投入和基地数量 maze 蓝色三角形规则为基础的隶 属函数 1 1 1 研究 4 1 1 规 U 和 6 1 1 规 目前的实力输出 1 西 1 1 和输出隶属函数 1 图 8 这同样适用于黄色三角形规则为基 础的真正的隶属函数 2 1 2 研究 3 1 2 规 U 和 5 1 2 住宅 它目 前的实力 W 的输出 1 和隶属函数 2 1 2 这些规则为基础的隶属函数 要输出隶属函数的计算强度 图 8 根森方 3 3 RSS 产品中使用这一 方法的应用 输出隶属函数强度瓦 j 的有两个指标 该指数 z 介绍了输出数量 而 J 呈现出会员卡号 在去模糊化 图 9 是模糊逻辑的最后一部分 输出隶属函 数的优势 必须计算到一个清晰的价值 一个输出值 在去模糊化实现了几个 不同的方法来计算输出的模糊值的优势 脆值 一个重心 COG 的方法是使用 了这项申请 在引力方程的中心 3 4 计算从输出模糊隶属函数的均值酥数值 Z 强 男 图 10 和输出模糊隶属函数强度瓦 的 J 隶属函数与三角点 图 5 一 注 一 数控 和 I 例如已 i 数控中心的第二点 清晰的 模糊输出值可用于各种数据的方法 数字到模拟的保护 速度设定等 图 9 去模糊框图 四 模糊逻辑的实现四 模糊逻辑的实现 基于模糊逻辑的程序代码支持多达 8 个输入端口和四个输出 每个输入和输 出支持多达八个两种不同的隶属函数的隶属函数的形状实施需要一些基本知识 与基本数组 C 语言编程 使用阵列编程代码量减少了 并提供一个简单的模糊 控制器初始化 微控制器的方形编码器输入 数字输出方向和 PWM 输出中使 用此应用程序 一个位置和速度测量传感器连接到微控制器的方形编码器输入 PWM 和方向输出用于阿布里奇 控制直流电动机 H 桥由四个 MOSFET 晶体 管和控制器芯片 该控制器芯片与单片机控制的 PWM 和方向数据 H 桥操作 方向输出定义电机的旋转 正向或反向 和 PWM 输出定义电机的转速 电压 的直流电机控制 模糊逻辑控制器用于位置控制 两个模糊控制器输入用于位置误差 位置误 差变化 实际地位的计算是由微控制器的方形编码器的外围 微控制器外围计 算从位置 速度传感器数据 PE 是一个定位误差计算 4 1 从实际所需的位置 和地位 理想的位置 可以通过改变微控制器的编程软件端子 U 远景安装在个 人计算机上 模糊控制器的输入 表示第二的位置误差变化 位置误差变化的计算方法 4 2 从实际位置误差 p K 的 E 和以前的位置误差 模糊推理引擎 图 11 发展于 ARM 微控制器的编程语言 该推理机的第一 部分介绍了模糊隶属函数 模糊输入 输出范围定义和规则库初始化的定义 推理引擎的第二部分包括两种不同的理由形式模糊化的方法 三角形或梯形 模糊化形式的源代码是计算公式 3 1 或 3 2 其中转换的位置误差和位 置误差变化的模糊值 第三部分是一个以规则为基础的比较 这之间的两个或两个 比较最大 三 个不同的模糊化的投入 只有两个模糊化输入比较 在此应用程序 位置误差 和位置误差的变化 一个结果记录是基于规则的比较 它保存在一个数组变 量的规则为基础的比较结果的最后一部分 输入模糊化比较结果安排是必要的 因为在未排序的数组变量的结果 结果必须由模糊输出输出数量和模糊隶属 函数排序 一个结果排序的源代码解决了这个问题 是模糊推理机的第四部分 根森平方公式计算出的源代码输出每个模糊规则为基础的比较结果隶属函数 的实力 根森方方程的源代码是模糊推理机的五分之一 输出隶属函数的模糊平均计算 必须前的最后一部分模糊推理机完成 平均 计算的源代码计算一个输出的隶属函数平均线 图 10 源代码是一个模糊化的模糊推理机的最后一部分 源代码计算的模糊化 从 输出隶属函数实力脆输出 输出 memb funct 平均计算 在引力方程方法 计算出的清脆输出中心 位置控制器的模糊逻辑上测试试验台的自动门 位置的模糊控制使用两个 位置误差和位置误差变化 的模糊输入 位置控制器的模糊逻辑上测试试验 台的自动门 位置的模糊控制使用两个 位置误差和位置误差变化 的模糊输 入 响应图的最后部分是绿色的点 这代表了输出的变化过程 计算误差的进 展变化 每行都有一个专用的模糊隶属函数的名称 铅阳性大 下午阳性中 聚苯乙烯阳性小 泽零 生理盐水阴性小 NMnegative 中型和 NB 负大 的 模糊包括两个输入和一个输出 第一个输入有七个输入隶属函数 铅 下午 聚苯乙烯 泽 生理盐水 纳米 毒品调查科 第二个输入有三个输入隶属 函数 磷 泽 N 的 输出有七个输出隶属函数 铅 下午 聚苯乙烯 泽 生理盐水 纳米 毒品调查科 规则库可以写 例如图 图 12 和隶属函数 的定义 自动门的应用程序使用五模糊输入隶属函数的位置误差 铅 聚苯乙 烯 泽 生理盐水 毒品调查科 隶属函数和三个输入错误的位置变化 P 泽 N 的 规则库包括 Tab 1 十五的规则 位置误差和位置误差的隶属函数变化 图 13 覆盖值范围为 80 到 80 位 置误差号 80 门翼表示立场的背后是八电机旋转 位置变化的误差仅定义了位置 误差 递增 递减或固定 的进展情况 输出隶属函数涵盖的范围为 2500 2500 值 值的范围代表在转速电机转速 每分钟旋转 负值代表了电机的旋 转方向的改变 自动门的反应进行了测试上的模糊逻辑控制器和一个标准的 PI 控制器 PI 控制器消除了位置误差 但门翼门的速度是由右翼立场数学计算 PI 控制器 的速度在开始时门翼 并减慢 最后下来 PI 参数也要改门时改变机翼的重 量块和电机转速 PI 控制器的要慢一些较重的门翼和更轻 因为惯性门门翼 翅更快 在 PI 控制器的响应显示门翼位置反应在电机转速 1000 rpm 的限制和 门翼速度响应和 150 公斤 图 14 的重量 蓝线表示设置行 位置 速度 而红线是实际测量 门翼变得更在 2000 转门翼由于惯性电机转速不稳定 门翼运动变得更加跳 跃在结束位置 图 15 门翼速度调整增加了一个模糊逻辑控制器 速度曲线设计师 模糊逻辑控 制器可以改变门的位置的进展 在模糊规则库而定 中间的门翼的速度 门被 门翼可有更多的机翼位置范围不同的速度 同样的试验已经进行模糊逻辑控制 该模糊逻辑控制器的响应显示了依赖门翼速度在门上的马达转动速度 1000 rpm 的极限机翼位置的灵活性 门翼的位置和速度的反应可以在较软的立场结 束 图 16 图 17 蓝线代表设置行 而红色线代表实际的直流电动机的 转速 该模糊控制