基於ARM電冰箱模糊控制系統仿真設計

2020-12-25 電子產品世界

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、大滯後環節、變參數對象的控制問題［1］。依靠操作人員的經驗來建立合理的模糊控制算法，就能使難控制的系統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能效果。影響溫度變化的因素很多，如環境溫度的高低，冰箱本身的容積，開冰箱門的次數，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等等。所以要想建立電冰箱溫度變化的精確數學模型是很困難的。因此可採用模糊控制解決。

在本設計中，模糊控制器輸入量為系統的誤差E和誤差變化率DE、輸出為系統的控制量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化為模糊量供模糊邏輯決策系統用，模糊邏輯決策器根據規則決定的模糊關係R，應用模糊邏輯推理算法得出控制器的模糊輸出量。最後經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範圍-15℃~+15℃之間變化，而輸入變化範圍為-15℃~+15℃，輸入變化率變化範圍為-6~6之間。將它分為6檔，並和模糊變量負大，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環境下，鍵入Fuzzy命令，進入模糊邏輯上具箱［2］，在屏幕上出現帶有單輸入、單輸出、模糊規則的模塊系統，用戶雙擊輸入、輸出模塊，可進行輸入、輸出變量的論域範圍、各個語臺變量的隸屬函數形狀等參數的編輯。並保存為wen.fis本例中3個變量的隸屬函數，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）多數取在+6℃附近、「正小」（PS）多數取在+2℃附近、「正零」（ZR）多數取在零左右一點附近、「負小」（BS）多數取在-2℃附近、「負大」（NB）多數取在-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;輸入隸屬度函數如圖2.1所示 ，輸出隸屬度函數如圖2.2所示





圖2.4仿真框圖


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