基于FPGA的模糊PID控制器设计

1．2 模糊化挨块
模糊化过程是使用两个模糊器模块完成的，每一个变量对应一个模糊器模块。每一个模糊器模块输入一个变量，产生四个输出，即表示两个主动模糊集序列的i和i+1，及变量所对应的隶属度μi和μi+1。模糊器模块由三部分构成：存储器、转换器和增量器。存储器模块用作查找表，存放的是每个输入变量的隶属度值和主动模糊集数。
存储器模块中每个字节被分为两个部分。第一部分表示第一个主动模糊集的序列号，第二个主动模糊集的序列号是通过增量器在第一个主动模糊集序列号上加1获得的。字节的第二部分，表示第一个主动模糊集中输入变量的隶属度数值。在第二个主动模糊集中，输入变量的隶属度值是1减去第一个输入变量的隶属度值。即两个连续模糊集的隶属度值之和为1，用式(3)表示：
μi+μi+1=1 (3)
1．3 推理机模块
设计中使用的推理机模块是建立在主动规则选择机制上的。主动规则选择器模块使用的信息来源于模糊器中的主动模糊集，且仅发主动规则。通过这种方式使用模糊选择器，可使被处理的规则的数目减少很多，主动规则数目用式(4)表示：
N=Vm (4)
式中：N为主动规则数目；m为输入数；V为重叠模糊集的最大数目。在设计中，假设m=2，V=2，则每次主动规则的数目为Vm=22=4个。
除了主动规则选择器模块，推理机还有另外两个模块。规则存储模块和最小电路模块。3个模块的连接图如图4所示。

1．4 解模糊化模块
解模糊化是在解模糊器中完成的，采用的是重心法，用式(5)表示：

式中：N为规则数；μk为第k条规则的适应度；βk为第k条规则输出隶属度函数的解模糊化数值。