基于FPGA的模糊PID控制器設計

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摘 要：針對實現傳統模糊PID控制器時，需要建立比例、積分和微分三個模糊控制器，存在模糊規則較繁雜、運算量大、速度慢等問題，提出了以PD模糊控制器代替PI模糊控制器，采用兩個PD模糊控制器，并引入FPGA技術，實現模糊PID控制器。通過Quartus Ⅱ和Matlab聯合仿真，比較了基于FBC和SBC實現的模糊PID控制器的控制效果，驗證了設計方案的正確性和可行性。

關鍵詞：模糊PID； 控制器； FPGA； Quartus Ⅱ； Matlab

0 引 言

采用常規方法實現模糊PID控制器[1]，通常需要設計比例、積分和微分三個模糊推理系統，由于每一項都需要相應的模糊控制器和模糊規則，存在運算量大，求解時間長，響應過程慢等問題，而且大量的模糊規則在實現時也需要消耗較多的邏輯資源。如果采用并行結構，以并行方式將PD模糊邏輯控制器PDFLC（PD Fuzzy Logic Controller，PDFLC）和PIFLC，兩個模糊邏輯控制器模塊的輸出進行疊加，實現PIDFLC[2-3]，同時引入FPGA技術[4-5]，便可以解決上述問題。通過QuartusⅡ和Matlab聯合仿真，對設計方案進行了驗證。