基于fpaa的模糊自整定pid控制器设计_王彦

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1、第31卷第2期计算机应用Vol．31No．22011年2月JournalofComputerApplicationsFeb．2011文章编号:1001－9081(2011)02－0466－04doi:10．3724/SP．J．1087．2011．00466基于FPAA的模糊自整定PID控制器设计1，212王彦，刘宏立，王超(1．湖南大学电气与信息工程学院，长沙410082;2．南华大学电气工程学院，湖南衡阳421001)(wangyan5406@163．com)摘要:为提高过程控制的响应速度，提出了一种基于现场可编程模拟阵列(FPAA)模糊自

2、整定PID控制器的硬件实现方法。在8块AN221E04芯片中实现模拟乘法器、求小求和以及除法等单元电路，由各单元电路组合成完整的控制器。作为硬件电路，该控制器与软件编程实现的模糊PID控制器相比具有很强的实时性;作为纯模拟电路，该控制器内部传输信号均为连续值的模拟量，不需要A/D、D/A转换电路，与采用数字电路实现的控制器相比具有电路简单、运算速度快的特点。仿真实验结果表明:基于FPAA的模糊自整定PID控制器超调量小、稳态误差小，控制器响应时间降到了微秒级。关键词:现场可编程模拟阵列;模糊自整定;PID控制器;响应时间;稳态误差中图分类号:

3、TP273文献标志码:ADesignoffuzzyself-tuningPIDcontrollerbasedonfieldprogrammableanalogarray1，212WANGYan，LIUHong-li，WANGChao(1．CollegeofElectricalandInformationEngineering，HunanUniversity，ChangshaHunan410082，China;2．CollegeofElectricalEngineering，NanhuaUniversity，HengyangHunan42100

4、1，China)Abstract:Toimprovetheresponserateofprocesscontrol，amethodforhardwareimplementationoffuzzyself-tuningPIDcontrollerbasedonFieldProgrammableAnalogArray(FPAA)wasproposed．Allcellcircuitssuchasanalogmultiplier，seekingsmallandsum，dividerwereimplementedon8AN221E04s，andthena

5、nintactcontrollerwasassembledwiththecellcircuits．Asahardwarecircuit，thiscontrollerhasabetterreal-timequalitythanthatofthefuzzyPIDcontrollerbasedonsoftwareprogramming;Asananalogcircuit，itdoesnotneedtobeequippedwithA/DandD/Aconversioncircuitbecausealloftheinternaltransmission

6、signalsinthiscontrollerareanalogvalues．ComparedwithdigitalcircuitbasedfuzzyPIDcontrollers，thiscontrollerhasthefeaturesofsimplerstructureandfasteroperation．Theexperimentalresultsshowthatfuzzyself-tuningPIDcontrollerbasedonFPAAhassmallovermodulationandsteady-stateerror，andthe

7、responsetimeisbroughtdowntomicroseconds．Keywords:FieldProgrammableAnalogArray(FPAA);fuzzyself-tuning;PIDcontroller;responsetime;steady-stateerror但FPGA作为纯数字电路，其处理速率与模拟电路相比还存0引言在不小差距。为了获得更高的运算速率及灵活的配置方式，模糊自整定PID控制器通过模糊推理来决定PID控制器实现模糊自整定PID控制器的最好选择是采用现场可编程模的参数，由PID控制器产生控制信号，不需

8、要改变传统PID控拟阵列(FieldProgrammableAnalogArray，FPAA)。FPAA接制器的结构。这样，在保留PID控制优越性能的同时，融入了收