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动态称重模糊控制器

来源:网络转载更新时间:2020-12-08 11:32:11点击次数:3145次

在传统式的操纵行业里,自动控制系统动态方式的精准是否是危害操纵好坏的最关键要素,系统软件动态的信息内容越详尽,则越能做到精准操纵的目地。殊不知,针对繁杂的系统软件,因为自变量过多,通常无法恰当地叙述系统软件的动态全过程,因此技术工程师便运用各种各样方式来简单化系统软件动态全过程,以达到操纵的目地,但却不尽理想化。换句话说,传统式的控制理论针对明确系统软件有强劲有力的控制力,但针对过度繁杂或无法精准叙述的系统软件,则看起来束手无策了。因而便试着着以模糊数学来解决这种操纵难题。
动态称重即对非静止不动情况(线形健身运动或震动情况具备瞬时速度)的物件开展称重;规定在短期内内开展迅速精确测量,即精确测量的容许時间低于秤重仪器设备的控制精度時间。动态秤重全过程中原材料的转变造成的冲击性、震动和各种各样影响的危害,使精密度无法确保。为做到迅速、持续、精确称重的結果,并获得精确测量的恒定标值,就务必对重量传感器、信号分析和数据信息釆集系统软件构成的动态称重系统开展恰当的叙述和剖析;为降低动态秤重的计量检定出现偏差的原因,须开展动态赔偿。拥有这种优化算法,使动态称重系统软件的称重速率更快、精密度高些。
本课题研究所科学研究的是根据当场可编程控制器门阵列(FieldProgrammingGateArray,FPGA)的动态秤重模糊控制器,它是智能化控制系统与硬件开发技术性的综合性,伴随着EDA技术性的发展趋势,FPGA获得了愈来愈普遍的运用,FPGA以其功能齐全、开发设计全过程项目投资少、周期时间短、可不断改动,使系统软件的硬件配置作用可被程序编写和重配备,实用性强、安全性好、开发环境功能齐全,变成硬件开发的优选计划方案之一。应用这类方式能够在一片FPGA处理芯片上开展硬件软件协同管理,因为具备设计方案周期时间短,片内資源丰富多彩,可无限次载入等特性,很合适对实际的每日任务开展全硬件开发。FPGA系统架构一般由相对性简易的逻辑性模块列阵和很多的存储器构成,尤其适用并行处理计算的完成,将模糊控制器在FPGA上完成具备较强的实际意义。
在工业化生产中,定量包裝的商品关键区划为三种种类:顆粒、粉末状、液體。传统式的定量包裝釆用人力开展包裝,不仅高效率低,并且计量检定精密度低。定量称重控制器不仅考虑很高的计量检定精密度(计量检定出现偏差的原因不超±0.2%),并且具备较强的可靠性。
定量称重全过程中的基本矛盾:电子器件定量称重全过程是一个动态全过程,而要精确计量检定原材料的净重使其尽可能贴近指标值,就必须使动态全过程向静态数据或平稳趋于,因此,在设计产品时,从电气控制系统及机械系统等层面都将计量检定全过程分成两个阶段,即粗上料和细上料环节。前面一种确保称重速率,后面一种确保称重精密度。那样還是造成二种状况:一是确保计量检定精密度但称重速率不高,或者有较高的称重速率而计量检定精密度不容易确保危害计量检定精密度和速率的要素较多,如物理性能、电子控制系统、原材料本身的物理学特性、原材料的料位及综合性要素等,找不着一个不错的数学分析模型来执行操纵。为了更好地使包裝全过程既速度更快又高精度,釆用模糊控制对其投料全过程开展操纵,以提升 秤重全过程投料速率和精密度,改进自动控制系统的可靠性和可预测性⑸。
模糊控制有下列的优势:
1.模糊控制是一种根据标准的操纵,它立即釆用語言型操纵标准,立足点是当场实际操作工作人员的操纵工作经验或有关权威专家的专业知识,在设计方案中不用创建被测目标的精准的数学分析模型,因此促使操纵原理和对策便于接纳与了解,设计方案简易,便于运用。
2.由工业生产全过程的判定了解考虑,较为非常容易创建語言操纵标准,因此模糊控制对这些数学分析模型无法获得,动态特点不容易把握或转变十分明显的目标十分可用。
3.根据实体模型的控制系统及控制系统设计方式,因为立足点和性能参数的不一样,非常容易造成 很大差别;但一个系统语言操纵标准却具备相对性的自觉性,运用这种操纵规律间的模糊不清联接,非常容易寻找最合适的的挑选,使操纵实际效果好于基本控制板。
4.模糊控制是根据启迪两性知识及語言管理决策标准设计方案的,这有益于仿真模拟人工干预的全过程和方式,提高自动控制系统的适应力,使之具备一定的智能化水准。
5.模糊控制系统软件的鲁棒性强,影响和主要参数转变对操纵实际效果的危害被大大的减弱,特别是在合适于离散系统、时变及纯落后系统软件的操纵⑹。
除此,模糊控制也有较为突岀的2个优势:
第一,模糊控制在很多运用中能够合理且方便快捷地完成人的控制方法和工作经验;
第二,模糊控制可以不需被测目标的数学分析模型就可以完成不错的操纵,这是由于被测目标的动态特点已暗含在模糊控制器输入、輸出模糊集及模糊不清标准中'顽。
由于模糊控制的与众不同优势,模糊逻辑可使计算机仿真人的判断力,并根据不准确信息内容作出决策,这将是下一代工厂自动化系统软件的基本⑼。
如今定量模糊控制称重控制器设计方案关键釆用单片机设计,单片机设计不仅要进行髙速的数据信息釆集,并且也要对收集的数据信息开展解决,传出相对的操纵指令tl01o尽管能够运用可编程逻辑元器件进行髙速的数据信息釆集,可是,因为它的速率比较有限,另外进行通信作用和模糊控制优化算法对速率有非常大的限定。而根据ARM的模糊控制称重控制器,一方面,针对收集到的数据信息开展解决,并传出相对的控制代码,彻底是根据软件系统来操纵,速率会比硬件配置化后的控制系统低。另一方面,单独ARMCPU缺乏并行计算很多数据信息的工作能力。因此 整体上ARM模糊控制器速率上一定会遭受一定限定。进而危害系统软件的精密度。
自二十世纪末期至今,伴随着电子信息技术的快速发展趋势和半导体材料加工工艺技术实力的持续提升 ,集成电路芯片(IntegratedCircuit,IC)的处理速度拥有非常大的提升 ,出現了一些新的设计方法。因为单独单晶硅片中已能集成化上亿次晶体三极管,进而可以将由很多IC构成的电子器件运用信息系统集成到一个单晶硅片上,组成上面系统软件(SystemOnChip,SOC)或系统软件处理芯片"吒SOC把系统软件的解决体制,实体模型优化算法,处理芯片构造,核心层电源电路及元器件的设计方案紧密联系,在一片或数片片式上进行全部复杂系统的作用。
二十世纪90年代,出現了处理速度很高的FPGAo它的片式处理速度由原先的千余门,发展趋势到现在的数十万,乃至数千万门。它是由可编程逻辑元器件(ProgrammableLogicDevice,PLD)发展趋势而成的,伴随着集成电路芯片处理速度的快速提升 ,处理芯片的I/O口也由数十个发展趋势高于一切一百多个,从原先只有完成可编程逻辑,到现在能够完成全部可编程控制器系统软件。因而,彻底有可能将一个电子器件信息系统集成到一片FPGA中,即组成上面可编程控制器系统软件。它根据专利权(IntellectualProperty,IP)核设计方案,它不仅可以用硬件配置完成以往只有根据手机软件完成一些的优化算法,提升 了计算响应速度;并且能够和微控制器核等IP组成全部系统软件。
本课题研究的目地是釆用Altera企业的CycloneII系列产品FPGA处理芯片,研制开发运用模糊控制基本原理的对于粉状商品的定量称重控制器,它根据NiosII核心构造,NiosIICPU专业承担髙速的数据信息釆集及解决,使其自身能立即传出由粗给预料到细给了解终止给料的命令。NiosII软核是一个32位系统RISC内嵌式CPU,特性超出200MIP,在特性上NiosII足够考虑当今的内嵌式商品的设计方案。Altera企业出示了一整套对于NiosII软核的SOPC开发环境,轻轻松松完成从最底层的硬件开发到顶层的开发软件,可以完成商品的特性,控制成本[12>,3>141o在秤重操纵上,这儿将改进的模糊控制优化算法硬化,可合理的改进系统软件特性,提升精密度。

 

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