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基于FPGA的模糊PID控制算法的研究及实现.rar

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标签: FPGA模糊PID控制算法

PID算法自从问世以来,一直受到广泛的关注。随着现代控制理论及智能控制技术的发展,PID算法也得到了长足的发展。结合传统的PID控制算法,针对特定的控制领域,出现了一些新的控制算法,模糊PID控制算法就是在此基础上渐渐形成并凸显其控制特色。 同时随着微电子技术的发展,现场可编程逻辑器件FPGA的发展及其EDA技术的日渐成熟,为集成控制芯片开拓了广阔的发展空间。FPGA的发展为基于硬件的算法模块的实现提供了可能性,同时节省了外围的电路,使算法模块的集成度大大提高。 本文针对当前国内外在算法研究方面的热点问题,对模糊PID算法进行了深入的分析和研究。通过对汽轮机调节系统的结构分析,对其进行了数学建模。采用某汽轮机的实际设计运行参数,利用Matlab仿真软件,对该汽轮机的数学模型进行了甩负荷动态特性仿真。仿真结果表明,模糊PID可以更好地解决汽轮发电机组在甩负荷过程中由于机组转子飞升量太大而导致危急保安装置动作,使得汽轮发电机组意外停机的问题,能够保证汽轮发电机组在意外甩负荷时机组正常的机械运转。根据模糊控制理论的特点及EDA技术和FPGA可编程逻辑器件的发展现状,提出了在FPGA上实现模糊PID算法的具体实现方案。在综合分析算法特性的基础上,选择Altera公司生产的CycloneⅡ系列中的EP2C35F672C6作为目标芯片,利用分层模块化设计思想,在Altera公司提供的QuartusⅡ开发环境中,利用原理图设计输入和VHDL设计输入相结合的方式实现了模糊PID控制算法,同时分别对实现的各个功能模块和整个算法模块进行了功能时序仿真。根据仿真结果分析,该设计实现了的模糊PID控制功能。 该控制算法模块的FPGA实现很好的避免了因CPU或者其它问题导致算法程序跑飞、程序死循环、复位不可靠等问题,提高了控制的可靠性。同时加强了模块的通用性,减少了系统硬件开发周期,节省了外围设备的电路,降低了设计开发成本。

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