作者：北京北方工業(yè)大學(xué)模糊控制研究所（100041） 李宇成 高 磊 薛 朵 來源：《電子技術(shù)應(yīng)用 》

日立單片機(jī)模糊控制開發(fā)平臺(tái)及其應(yīng)用 摘 要： 介紹已開發(fā)成功的“日立單片機(jī)模糊控制開發(fā)平臺(tái)”的主要功能。在該軟件平臺(tái)上可以方便地定義和調(diào)試一個(gè)復(fù)雜的模糊控制系統(tǒng)。模糊控制系統(tǒng)調(diào)試完成后，能夠自動(dòng)生成用c和匯編兩種語言書寫的模糊控制執(zhí)行程序。給出的溫度模糊控制系統(tǒng)示例的開發(fā)過程和實(shí)驗(yàn)，證明了該平臺(tái)應(yīng)用的有效性。

關(guān)鍵詞： 模糊控制 開發(fā)平臺(tái) 單片機(jī)應(yīng)用

模糊控制在工業(yè)自動(dòng)化中獲得了廣泛的應(yīng)用。在一般的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，仿真技術(shù)被大量用來進(jìn)行系統(tǒng)模擬調(diào)試，以期提高系統(tǒng)開發(fā)速度。然而，對(duì)模糊控制系統(tǒng)的通用性仿真手段卻很鮮見，使得應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)效率較低。因此，開發(fā)一個(gè)模糊控制仿真平臺(tái)具有現(xiàn)實(shí)的意義。在日立亞洲科技有限公司的鼎力相助下，我們開發(fā)了popfuzzy模糊控制開發(fā)平臺(tái)。文獻(xiàn)[1] 敘述了popfuzzy具有的各種功能和軟件總體設(shè)計(jì)思想。本文進(jìn)一步給出了運(yùn)用本平臺(tái)開發(fā)出一個(gè)溫度模糊控制系統(tǒng)的詳細(xì)過程。

１ 模糊控制開發(fā)平臺(tái)

1.1 模糊控制語言（fcl）的基本成分

考慮復(fù)雜的模糊控制系統(tǒng)可能包含多個(gè)模糊規(guī)則庫(kù)，結(jié)構(gòu)關(guān)系復(fù)雜。此外，為了實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的模擬仿真，應(yīng)允許對(duì)受控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行模擬計(jì)算，以構(gòu)成閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。在調(diào)試過程中，需要顯示變量時(shí)間曲線，觀察調(diào)試數(shù)據(jù)等。因此，為建立能夠?qū)δ：刂葡到y(tǒng)進(jìn)行仿真的開發(fā)平臺(tái)，必須有一種能全方位描述模糊控制系統(tǒng)的語言。作者設(shè)計(jì)了如下基本語言要素：變量對(duì)象、規(guī)則對(duì)象、規(guī)則庫(kù)對(duì)象、連接關(guān)系對(duì)象、隸屬函數(shù)對(duì)象、受控對(duì)象模型對(duì)象、過程對(duì)象、曲線／圖形對(duì)象、調(diào)試對(duì)象、模擬對(duì)象、項(xiàng)目管理樹對(duì)象。

這些語言要素構(gòu)成了模糊控制語言（fcl）的基本成分。采用面向?qū)ο蟮拿枋龇椒�，�?yōu)點(diǎn)是能很自然的描述模糊控制系統(tǒng)。

1.2 開發(fā)平臺(tái)的編輯器

我們?cè)谄脚_(tái)中集成了各種對(duì)象編輯器（見圖1），主要有：

·項(xiàng)目結(jié)構(gòu)圖編輯器；

·變量／隸屬函數(shù)編輯器；

·模糊控制規(guī)則庫(kù)編輯器，分別有：規(guī)則庫(kù)矩陣編輯器、規(guī)則庫(kù)表格編輯器、規(guī)則庫(kù)文本編輯器；

·文本編輯器，對(duì)受控對(duì)象模型或過程單元或全系統(tǒng)進(jìn)行文本編輯。

1.3 開發(fā)平臺(tái)的調(diào)試功能

模糊控制系統(tǒng)的調(diào)試可以單步或快速執(zhí)行，可以設(shè)定計(jì)算步距、采樣時(shí)間等參數(shù)。平臺(tái)設(shè)有各種調(diào)試窗：

·變量觀察窗�？捎^察各種變量的數(shù)據(jù)變化，并記錄所有測(cè)試數(shù)據(jù)到文件。

·變量曲線窗�？娠@示變量的時(shí)間曲線或顯示反映任意兩變量相互關(guān)系的相平面圖。

·規(guī)則調(diào)試窗�？蓤D形顯示1條規(guī)則單步或快速運(yùn)行時(shí)的激活情況。

·規(guī)則庫(kù)調(diào)試窗。可顯示規(guī)則庫(kù)總體單步或快速運(yùn)行時(shí)的全局情況。

·受控對(duì)象圖形窗。可在調(diào)試運(yùn)行中，動(dòng)態(tài)顯示用戶用dll動(dòng)態(tài)連接庫(kù)定義的受控對(duì)象運(yùn)動(dòng)的三維運(yùn)動(dòng)圖形。

·三維控制曲面窗�？娠@示反映任意2入和1輸出變量控制關(guān)系的三維曲面圖。還可用三維圖形顯示算子“and”和“or”的運(yùn)算特性。

·模型／過程單元運(yùn)算。平臺(tái)上集成有解釋執(zhí)行器，可對(duì)用戶用描述語言編寫的對(duì)象數(shù)學(xué)模型進(jìn)行解釋執(zhí)行。由于用戶可以任意定義受控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型（包括非線性對(duì)象），這無疑為用戶設(shè)計(jì)系統(tǒng)帶來了極大的靈活性；同時(shí)，用戶還可以在過程單元內(nèi)添加各種自定義控制算法，構(gòu)成常規(guī)控制＋模糊控制的復(fù)合控制系統(tǒng)。

·c語言調(diào)試器。在開發(fā)平臺(tái)內(nèi)部集成了c語言調(diào)試環(huán)境，可對(duì)平臺(tái)自動(dòng)生成的模糊控制c語言程序進(jìn)行單步、斷點(diǎn)和高速運(yùn)行調(diào)試，以便用戶了解模糊控制程序的執(zhí)行過程，觀測(cè)產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)。

上述強(qiáng)大的調(diào)試功能，使用戶對(duì)各條模糊控制規(guī)則的控制作用、活躍程度、規(guī)則庫(kù)的總體控制效果、變量的變化情況能夠一目了然（見圖2）。