摘要：本文采用一种基于FPGA的模糊自整定PID温度控制器的设计方案。在分析PID控制理论和模糊控制理论基本原理的基础上，综合它们的优点，设计了模糊自整定PID温度控制器。首先给出模糊控制器输入输出量的模糊化和反模糊化方法，建立模糊控制规则，确定推理合成方法，利用MATLAB模糊工具箱得出模糊控制器输出量查询表。最后将模糊控制器与经过改进后设计的PID控制器进行综合设计，实现了模糊自整定PID温度控制器。这种控制器的优势在于利用模糊控制器对PID温度控制器的参数进行自动在线调整，使得PID控制器能够脱离对控制对象模型的依赖，适应控制对象的实时变化。

关键词：FPGA，PID温度控制器，模糊控制器，模糊PID控制器

目录

摘要

Abstract

1 前言-4

2 FPGA的基础技术和开发流程-4

2.1 FPGA的结构-4

2.2 FPGA开发中的硬件描述语言-5

2.3 FPGA的设计流程-5

3 控制算法的选择-6

3.1 PID控制-6

3.2 模糊控制-9

3.3 控制器的选择-12

4 模糊PID控制器的设计与FPGA实现-13

4.1 模糊自整定PID控制-13

4.2 模糊自整定PID控制器的设计-14

4.2.1 模糊规则表的设计-14

4.2.2 联合Matlab实现查表法-17

4.2.3 模糊自整定PID控制器的仿真-17

4.3 模糊PID的FPGA的实现-20

4.4 各模块的设计以及FPGA实现-21

4.4.1误差模块-21

4.4.2 模糊量化等级模块-21

4.4.3 模糊查找表模块-23

4.4.4 乘法模块和加法模块-24

5 控制系统的设计-26

5.1 FPGA的选型及配置电路-26

5.1.2 FPGA的配置电路-27

5.2 输入电路-28

5.2.1 温度传感器的选择-28

5.2.2 温度测量模块-28

5.3 输出电路-29

5.5 分频模块-34

结论-36

参考文献-37

致  谢-38