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一种基于MCS89C52单片机的模糊控制器的设计膨化机

发布时间:2020-12-25 11:02:27 来源:固博五金网

一种基于MCS89C52单片机的模糊控制器的设计

2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2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

2.2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MCS52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ADC2829、DAC2832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。

89C52的有4个I/O接口,其中P2作为数据口,通过DB总线与ADC2829、DAC2832的数据口连接,P2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2信号口,P3-4引脚作为T2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A2、A2、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522KHz,而89C52的时钟频率为22MHz,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WR2、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。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22MHz。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T2为计数器,每接受一个脉冲计数一次;设置T2为定时器,使用INT2中断,即T2计数溢出作为定时中断信号,则设置T2计数值,使得每22ms溢出一次,用每22ms的T2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ADC2892芯片IN2和IN2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T2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

3.2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,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,要完成输入信号的模糊化、根据模糊知识库进行模糊推理和模糊判决,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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