前饋模糊控制系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘　　要</b></p><p>　　在實(shí)際電路中DC-DC開(kāi)關(guān)變換器是一個(gè)強(qiáng)非線(xiàn)性離散性系統(tǒng)，因?yàn)殚_(kāi)關(guān)器件在一個(gè)周期中即工作在飽和區(qū)又工作在截止區(qū)，系統(tǒng)在開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間段和關(guān)斷時(shí)間段都是線(xiàn)性的，即系統(tǒng)是按時(shí)間分段線(xiàn)性的和時(shí)變的，同時(shí)由于外部瞬態(tài)或持續(xù)擾動(dòng)會(huì)引起變換器工作狀態(tài)參數(shù)的線(xiàn)性變化，以及由于系統(tǒng)工作時(shí)導(dǎo)通比有上限和下限而使脈寬調(diào)制器具有飽和非線(xiàn)性。<

2、/p><p>　　而模糊控制用語(yǔ)言描述和規(guī)則的形式來(lái)直接表達(dá)操作人員，設(shè)計(jì)者和研究人員的直覺(jué)和經(jīng)驗(yàn)，在不需要建模的情況下直接控制系統(tǒng)。DC-DC開(kāi)關(guān)變換器是一個(gè)強(qiáng)非線(xiàn)性離散性系統(tǒng)，其內(nèi)在的強(qiáng)非線(xiàn)性特征引起了學(xué)者們的很大關(guān)注，在最近的10年中，將模糊控制理論應(yīng)用于DC-DC開(kāi)關(guān)變換器中的研究廣泛的展開(kāi)。</p><p>　　本文提出前饋模糊控制和閉環(huán)電壓反饋控制的復(fù)合控制模型，通過(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)前

3、饋電壓的模糊控制，輔助閉環(huán)電壓反饋控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)正激變換器的控制。為了進(jìn)一步改善系統(tǒng)的控制性能，對(duì)數(shù)字控制系統(tǒng)的主要補(bǔ)償方法進(jìn)行了全面的分析，最后選擇用前饋控制來(lái)改善輸出響應(yīng)特性。詳細(xì)介紹了前饋模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要包括以單片機(jī)AVR8515,A/D轉(zhuǎn)換器AD7824和D/A轉(zhuǎn)換器AD7528為主的硬件電路及軟件設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　關(guān)鍵詞</b></p>&

4、lt;p>　　模糊控制 DC-DC 單片機(jī) </p><p><b>　　目　　錄</b></p><p><b>　　摘　　要1</b></p><p><b>　　引　　言1</b></p><p>　　1 模糊前饋控制系統(tǒng)2</p><

5、;p>　　1.1 AVR8515單片機(jī)2</p><p>　　1.2 A/D轉(zhuǎn)換器AD78244</p><p>　　1.3 D/A轉(zhuǎn)換器AD75286</p><p>　　1.4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)9</p><p>　　1.5 前饋電壓采樣11</p><p>　　2 閉環(huán)反饋電壓控制系統(tǒng)12<

6、/p><p><b>　　3 小結(jié)13</b></p><p><b>　　結(jié)　　論14</b></p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)15</p><p><b>　　致　　謝16</b></p><p><b>　　引　　言</b&g

7、t;</p><p>　　隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展 ,以現(xiàn)代電力電子功率器件為核心構(gòu)成的各種功率變換裝置的應(yīng)用也日益廣泛。 DC-DC變換電源是其中的一個(gè)重要應(yīng)用分支 。 DC- DC 開(kāi)關(guān)變換器屬于功率電子學(xué)(Power Electronics)的研究范疇，它涉及電子學(xué)、電力技術(shù)和控制理論等學(xué)科，功率電子學(xué)的研究對(duì)象可分為AC-DC(整流)、AC-AC（變 頻)、DC-AC(逆變)、DC-DC(斬波)四類(lèi)變換器。

8、DC-DC開(kāi)關(guān)變換器又被稱(chēng)為斬波器，它主要是將不可控的直流電壓轉(zhuǎn)換成另一個(gè)可控的直流電壓值，以滿(mǎn)足不同用途的需要。</p><p>　　在實(shí)際電路中DC-DC開(kāi)關(guān)變換器是一個(gè)強(qiáng)非線(xiàn)性離散性系統(tǒng)，因?yàn)殚_(kāi)關(guān)器件在一個(gè)周期中即工作在飽和區(qū)又工作在截止區(qū)，系統(tǒng)在開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間段和關(guān)斷時(shí)間段都是線(xiàn)性的，即系統(tǒng)是按時(shí)間分段線(xiàn)性的和時(shí)變的，同時(shí)由于外部瞬態(tài)或持續(xù)擾動(dòng)會(huì)引起變換器工作狀態(tài)參數(shù)的線(xiàn)性變化，以及由于系統(tǒng)工作時(shí)導(dǎo)通比有上

9、限和下限而使脈寬調(diào)制器具有飽和非線(xiàn)性。系統(tǒng)是離散系統(tǒng)，其控制部分有脈寬調(diào)制器，它在每一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)器控制晶閘管通斷一次，控制是不連續(xù)的。由于PWM型DC-DC開(kāi)關(guān)變換器的非線(xiàn)性特征使變換器的動(dòng)態(tài)特性解析的分析方法較為復(fù)雜，阻礙了對(duì)PWM型DC-DC開(kāi)關(guān)變換器的動(dòng)態(tài)分析和設(shè)計(jì)，僅僅通過(guò)傳統(tǒng)的控制方法很難進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能。因此，許多的控制理論研究者致力于發(fā)展更精確的非線(xiàn)性模型及其他高性能控制器。</p><p

10、>　　DC-DC 開(kāi)關(guān)變換器控制技術(shù)的進(jìn)步很大程度上依賴(lài)于微處理器的發(fā)展。微處理器性能的提高使許多原來(lái)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的控制方法得以實(shí)現(xiàn)，以及成本的下降使微處理器廣泛的應(yīng)用于控制。與模糊控制相對(duì)應(yīng)的，在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上，單片機(jī)由于具有電子計(jì)算機(jī)的基本組成部分和功能，同時(shí)又具備體積小，電路簡(jiǎn)單、故障率低、可靠性高和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，而被應(yīng)用于DC-DC開(kāi)關(guān)變換器模糊控制的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。ATMEL公司吸取PIC及MCS-51單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，并作了重大改進(jìn)，

11、發(fā)揮其FLASH存儲(chǔ)器技術(shù)特長(zhǎng)，于1997年由A及V先生共同研發(fā)出RISC結(jié)構(gòu)單片機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)AVR。與MCS-51和PIC系列相比較，AVR具有比較突出的性能，如執(zhí)行速度更快、功耗更低、效率更高、芯片使用更簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。本文選用ATMEL公司的AVR芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)DC-DC開(kāi)關(guān)變換器的模糊前饋控制。</p><p>　　前饋控制在及時(shí)消除擾動(dòng)所帶來(lái)的影響方面具有獨(dú)到的特性，但由于前饋補(bǔ)償控制是一種開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)中的

12、一些不可控分量是不可控制的，而反饋調(diào)節(jié)在反饋檢驗(yàn)、消除這些不可控分量方面具有優(yōu)越性，故在系統(tǒng)中將它們結(jié)合起來(lái)，采用前饋——反饋控制模式，結(jié)構(gòu)如圖1.1，有效地提高被控系統(tǒng)的性能。</p><p>　　圖1.1 復(fù)合控制系統(tǒng)框圖</p><p><b>　　1模糊前饋控制系統(tǒng)</b></p><p>　　1.1 AVR8515單片機(jī)</p

13、><p>　　ATMEL公司的AT90S8515嵌入式單片微處理器是一種基于AVR增強(qiáng)性能、RISC結(jié)構(gòu)的、低功耗CMOS技術(shù)八位微控制器(Enhanced RISC Micro-controllers)。通常簡(jiǎn)稱(chēng)為AVR8515單片機(jī)。</p><p>　　1.AVR8515單片機(jī)的結(jié)構(gòu)及引腳說(shuō)明</p><p>　　AT90S8515是一款基于AVR RISC的低功

14、耗CMOS的8位單片機(jī)，通過(guò)在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行一條指令，AT90S8515可以取得接近1MIPS/MHz的性能，從而使得設(shè)計(jì)人員可以在功耗和執(zhí)行速度之間取得平衡。</p><p>　　AVR還將32個(gè)工作寄存器和豐富的指令集聯(lián)結(jié)在一起。所有的工作寄存器都與ALU(運(yùn)算邏輯單元)直接相連，允許在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行的單條指令同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)兩個(gè)獨(dú)立的寄存器。這種結(jié)構(gòu)提高了代碼效率使AVR得到了比普通CISC單片機(jī)高將近10

15、倍的性能。</p><p>　　該器件是以ATMEL的高密度非易失性?xún)?nèi)存技術(shù)生產(chǎn)的片內(nèi)FLASH，可以通過(guò)ISP接口或通用編程器多次編程。通過(guò)將增強(qiáng)的RISC8位CPU與FLASH集成在一個(gè)芯片內(nèi)，8515為許多嵌入式控制應(yīng)用提供了靈活而低成本的方案。</p><p>　　AT90S8515的管腳配置如下:</p><p>　　圖1.2 AT90S8515管腳配置

16、圖</p><p>　　對(duì)應(yīng)圖1.2, AT90S8515各管腳的定義為:</p><p>　　VCC，GND：電源和接地，其工作電壓源為正5V。</p><p>　　A口(PA7-PA0)：A口是一個(gè)8位雙向I/O口，每一個(gè)管腳都有內(nèi)部上拉電阻。輸出緩沖器能夠吸收20mA的電流，可直接驅(qū)動(dòng)LED。當(dāng)作為輸入時(shí)，如果外部被拉低，由于上拉電阻的存在，管腳將輸出電流。在

17、復(fù)位過(guò)程中，即使此時(shí)時(shí)鐘還未起振，為三態(tài)。在訪(fǎng)問(wèn)外部SRAM時(shí)，A口作為地址/數(shù)據(jù)復(fù)用口。</p><p>　　B口(PB7-PB0)：B口是一個(gè)8位雙向I/O口，每一個(gè)管腳都有內(nèi)部上拉電阻，輸出緩沖器能夠吸收20mA的電流，可直接驅(qū)動(dòng)LED。當(dāng)作為輸入時(shí)，如果外部被拉低，由于上拉電阻的存在，管腳將輸出電流。在復(fù)位過(guò)程中，即使此時(shí)時(shí)鐘還未起振，為三態(tài)。</p><p>　　C口(PC7-P

18、C0)：C口是一個(gè)8位雙向I/O口，每一個(gè)管腳都有內(nèi)部上拉電阻。當(dāng)作為輸入時(shí)，如果外部被拉低，由于上拉電阻的存在，管腳將輸出電流。在復(fù)位過(guò)程中，即使此時(shí)時(shí)鐘還未起振，為三態(tài)。</p><p>　　D口(PD7- PD0)：D口是一個(gè)有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。輸出緩沖器能夠吸收20mA的電流。當(dāng)作為輸入時(shí)，如果外部被拉低，由于上拉電阻的存在，管腳將輸出電流。在復(fù)位過(guò)程中，即使此時(shí)時(shí)鐘還未起振，為三態(tài)。<

19、;/p><p>　　RESET：復(fù)位輸入。超過(guò)50ns的低電平將引起系統(tǒng)復(fù)位，低于50ns的脈沖不能保證可靠復(fù)位。</p><p>　　ALE：訪(fǎng)問(wèn)外部SRAM時(shí)的地址鎖存信號(hào)。</p><p><b>　　2.單片機(jī)的應(yīng)用</b></p><p>　　AVR8515主要是用于實(shí)現(xiàn)模糊控制器的，同時(shí)還對(duì)系統(tǒng)的一些部分如A/D

20、轉(zhuǎn)換器等進(jìn)行控制。AVR8515具有32個(gè)雙向I/O口，內(nèi)部含有上拉電阻，可以吸收20mA的電流。每個(gè)I/O口都具有3個(gè)寄存器，用于定義端口功能，輸出鎖存以及直接輸出到引腳，支持真正的讀——修改——寫(xiě)I/O端口。</p><p>　　AVR8515編程主要就是對(duì)模糊控制器進(jìn)行控制，從外圍電路輸入獲取采樣值，然后進(jìn)行模糊化，然后通過(guò)模糊規(guī)則推理，得出模糊控制才輸出結(jié)果，反模糊化后通過(guò)外圍電路實(shí)現(xiàn)控制精確值的輸出，實(shí)

21、現(xiàn)模糊控制的整個(gè)過(guò)程。AVR8515直接控制的外圍電路主要包括AD7824, AD7528以及一些邏輯器件，因此整個(gè)程序主要由初始化程序，AD7824控制程序，AD7528控制程序，模糊推理程序，時(shí)間控制程序等構(gòu)成。定義AVR8515的A口為數(shù)據(jù)輸出端口、B口為數(shù)據(jù)輸入端口，D口為控制輸出端口。B口接AD7824的數(shù)據(jù)輸出端，取A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換值。AVR8515的D口用來(lái)對(duì)單片機(jī)的外圍電路實(shí)現(xiàn)控制AD7824，AD7528的讀寫(xiě)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

22、。A口為單片機(jī)的輸出端，輸出PWM控制電平的數(shù)字信號(hào)到AD7528。本單片機(jī)使用8M的晶振。</p><p>　　1.2 A/D轉(zhuǎn)換器AD7824</p><p>　　1.AD7824介紹及引腳說(shuō)明</p><p>　　AD7824是具有4個(gè)模擬輸入通道的高速8位A/D轉(zhuǎn)換器。它的主要特點(diǎn)有：AD7824使用先進(jìn)的半閃存技術(shù)，實(shí)現(xiàn)約2. 5us的快速轉(zhuǎn)換功能，使其每

23、個(gè)通道的采樣頻率可以達(dá)到l00kHz；AD7824的內(nèi)建采樣保持器可以處理最大寬帶為10kHz的輸入量；AD7824使用一個(gè)正5V電源供電，在外接參考電源也為正5V的情況下，可以接受0到正5V的模擬輸入，同時(shí)簡(jiǎn)化了系統(tǒng)對(duì)電源的要求：AD7824快捷、簡(jiǎn)易的數(shù)字接口使與單片機(jī)連接時(shí)需要最少的外圍設(shè)備；AD7824使用先進(jìn)的離子注入、線(xiàn)性兼容CMOS (LCCMOS)工藝制作，通常只消耗40mW功率。</p><p>

24、;　　其引腳配置如圖1.3所示：</p><p>　　圖1.3 AD7824引腳配置圖</p><p>　　其中: 1-4腳為模擬輸入端， 6-9腳為低4位數(shù)字輸出端，10腳為讀取控制端，11腳為轉(zhuǎn)換完成狀態(tài)輸出端，12腳為芯片電源地連接端，13腳為參考電源地連接端，14腳為參考電源引入端，15腳為準(zhǔn)備就緒狀態(tài)輸出端，16腳為片選控制端，17-20腳為高4位數(shù)字輸出端，21-22腳為模擬

25、輸入選通端，24腳為供電電源引入端。</p><p>　　AD7824的時(shí)序和控制有兩種數(shù)字信號(hào)輸入，分別是和。當(dāng)讀操作使和為低電平的時(shí)候，即開(kāi)始在選定的通道進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。在操作的時(shí)序圖中有兩種模式，分別使模式0和模式1。模式0是用來(lái)驅(qū)動(dòng)單片機(jī)進(jìn)入等待狀態(tài)，而模式1則不要求單片機(jī)進(jìn)入等待狀態(tài)。</p><p>　　在控制過(guò)程中，將AD7824的第21腳與地相連，保證芯片只對(duì)模擬通道1和2

26、進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。由于AD7824與AVR8515相連接，當(dāng)AVR8515輸出控制信號(hào)，使AD7824工作在讀寫(xiě)模態(tài)。當(dāng)AD7824工作在讀寫(xiě)模態(tài)時(shí)，其工作過(guò)程為：當(dāng)和均為低電平時(shí)，轉(zhuǎn)換開(kāi)始，此時(shí)，通道地址在的上升沿被鎖存，同時(shí)在一段小的延時(shí)之后，變?yōu)楦唠娖健Ｔ谵D(zhuǎn)換結(jié)束后，變?yōu)榈碗娖?。接著?dāng)再次變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，即可讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果，同時(shí)這一信號(hào)會(huì)鎖存一個(gè)新的通道地址并進(jìn)行一次新的轉(zhuǎn)換。</p><p>　　2.AD782

27、4在系統(tǒng)中的應(yīng)用</p><p>　　AD7824的24腳接單級(jí)正5V電源。在14腳芯片參考電源端接正5V，而13腳參考電源接地端接地的時(shí)候，AD7824可以轉(zhuǎn)換0到5V的模擬輸入信號(hào)為數(shù)字信號(hào)。</p><p>　　將AD7824與單片機(jī)AVR8515連接，單片機(jī)的D口輸出控制電平來(lái)控制AD7824的讀寫(xiě)。AD7824有兩種轉(zhuǎn)換模式，在這里選用模式1，使連接的單片機(jī)AVR8515不需要等

28、待而直接進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，因此將AD7824的15腳準(zhǔn)備就緒狀態(tài)輸出端接地。AD7824的21腳輸入通道選擇端和22腳輸入通道選擇端控制選擇模擬信號(hào)的輸入端口，由下面的輸入通道選擇表4.1可以看出，要選擇輸入通道1(3腳)和通道2(4腳)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，則端要一直為低電平，所以將其接地。為了消除對(duì)芯片AD7824的干擾，在電源正5V與接地之間加上兩個(gè)分別為0.1和47的電容。</p><p>　　表1.1輸入通道選擇表

29、</p><p>　　1.3 D/A轉(zhuǎn)換器AD7528</p><p>　　1.AD7528介紹及引腳說(shuō)明</p><p>　　AD7528是雙通道8位D/A轉(zhuǎn)換器，對(duì)于每個(gè)通道，分別地提供一個(gè)片內(nèi)鎖存器以方便與微處理器相連接。該器件可工作在5V或15V電壓下，僅消耗大約20mW的功率。數(shù)據(jù)可通過(guò)一個(gè)8位TTL/CMOS兼容的輸入端輸入到鎖存器中，同時(shí)可以通過(guò)功能設(shè)

30、置端設(shè)置是保持原有輸出還是根據(jù)新輸入數(shù)據(jù)輸出模擬信號(hào)。</p><p>　　AD7528通過(guò)自帶的外接電阻，可以將其增益誤差調(diào)整到零。其原理是利用DAC內(nèi)部的R-2R電阻網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)DAC作為運(yùn)放的輸入電阻，另一個(gè)作為反饋電阻。R-2R的等效電阻可寫(xiě)為:</p><p>　　其中分別為DACA和B的R-2R梯形網(wǎng)絡(luò)電阻，為十進(jìn)制的DAC輸入數(shù)字(1～255)?？梢缘玫诫娐返脑鲆鏋?</

31、p><p>　　然而AD7528為雙精密匹配的DAC，其中，所以電路的增益為:，可見(jiàn)其增益完全由輸入的數(shù)字量決定。因此，這個(gè)電路不需要外接精密電阻即可獲得精確的放大倍數(shù)，放大范圍為1/255 ～ 255(-48dB ～+48dB) ，AD7528的兩個(gè)片選信號(hào)由譯碼器分別提供，因此，雙通道的放大倍數(shù)可以獨(dú)立設(shè)置。</p><p>　　圖1.4為AD7528的引腳分布圖。其中: 1腳為模擬地，2

32、腳為A通道模擬輸出，3腳為A通道反饋電阻輸出端，4腳為A通道參考電壓引入端，5腳為數(shù)字地，6腳為A, B通道選擇端，7-10腳為高4位數(shù)字輸入，11-14腳為低4位數(shù)字輸入，15腳為片選端，16腳為寫(xiě)入使能端，17腳為電源輸入端，18腳為B通道參考電壓引入端，19腳為B通道反饋電阻輸出端，20腳為B通道模擬輸出端。</p><p>　　圖1.4 AD7528引腳分布圖</p><p>　

33、　AD7528的兩DAC共用同一個(gè)8位輸入口，在工作過(guò)程中，通過(guò)控制信號(hào)來(lái)選擇其中一個(gè)DAC接受數(shù)據(jù)，然后通過(guò)信號(hào)和來(lái)選擇DAC的操作模式。當(dāng)和都處于低電平的時(shí)候，被選中的DAC就處于寫(xiě)狀態(tài)，而當(dāng)或者處于高電平狀態(tài)，則被選中的DAC就出于數(shù)據(jù)保持狀態(tài)。表4.2為AD7528的模式選擇表。</p><p>　　表1.2 AD7528模式選擇表</p><p>　　2.AD7528在系統(tǒng)中的應(yīng)

34、用</p><p>　　AD7528可工作在正5V和正15V電壓源，將其17腳接單級(jí)正15V電源。1腳模擬地和5腳數(shù)字地一起接地。數(shù)據(jù)輸入端口接單片機(jī)AVR8515的A口，2腳輸入一個(gè)參考電壓，4腳輸出控制電平。下面地表格為AD7528的數(shù)模轉(zhuǎn)換表格：</p><p>　　表1.3 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換表</p><p>　　由表1.3可以看出來(lái)，其輸出控制電平應(yīng)該為:<

35、/p><p>　　其中為單片機(jī)經(jīng)過(guò)模糊算法得出來(lái)得控制調(diào)節(jié)參數(shù)，為前饋輸入電壓值,為輸出控制電平。</p><p>　　1.4系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　軟件的基本功能包括初始化、數(shù)據(jù)采集、模糊前饋控制及模糊數(shù)據(jù)表等幾部分。</p><p>　　如圖1.5所示，初始化主要是定義端口的功能，AVR8515單片機(jī)的四個(gè)端口A、B、C、D分別被

36、定義為:A口為輸出端口接D/A變換器、B口為輸入端口接A/D變換器以及D口為控制輸出端口。AVR8515單片機(jī)通過(guò)D口輸出控制電平使AD7824將前饋電壓和電感電流電壓采樣進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后由B端口讀入單片機(jī)，根據(jù)讀入的采樣值進(jìn)行模糊邏輯推理，得到模糊控制輸出，按照第3部分提出的重心法計(jì)算出模糊控制輸出的精確值，最后由A口輸出。</p><p>　　圖1.5 軟件流程圖</p><p>&

37、lt;b>　　1.初始化程序</b></p><p>　　初始化程序主要是定義某些功能寄存器和中斷向量表。先定義A、B、C、D四個(gè)端口；將A端口8個(gè)I/O定義為輸出端，B端口8個(gè)I/O定義為輸入端，而D端口中除第3腳定義為外部中斷輸入腳，其余定義為輸出引腳。對(duì)I/O的定義，是通過(guò)對(duì)DDRx(x=A、B、D)定義的，DDRx為8位寄存器。采用二進(jìn)制數(shù)，每位對(duì)應(yīng)一個(gè)I/O口，當(dāng)I/O設(shè)置為1時(shí)，對(duì)應(yīng)

38、口就為輸出，相應(yīng)的，當(dāng)I/O設(shè)置為0時(shí)，對(duì)應(yīng)口為輸入。所以對(duì)DDRx的設(shè)置為:DDRA= 11111111，DDRB=0，DDRD=11111011。然后讀中斷進(jìn)行定義，先對(duì)SREG寄存器的第7位置0，禁止所有中斷，對(duì)GIMSK寄存器的第6位置1，其他置0，使能外部中斷請(qǐng)求0，同時(shí)清楚寄存器GIFR中的標(biāo)志，然后將MCUCR寄存器置位10，使能INTO的下降沿觸發(fā)中斷。</p><p><b>　　2.

39、采樣程序</b></p><p>　　由D7腳對(duì)AD7824輸出讀取信號(hào)，同時(shí)D6腳輸出AD7824模擬通道地址，并通過(guò)D0，D1腳輸出控制電平，令輸入采樣電壓輸入到相應(yīng)的AD7824模擬輸入端。當(dāng)轉(zhuǎn)換完成后，AD7824的輸出下降沿引發(fā)中斷，通過(guò)B端口將A/D轉(zhuǎn)換值讀入單片機(jī)通用寄存器。重復(fù)上一過(guò)程兩次，分別讀入前饋電壓和電感電流的采樣值。計(jì)時(shí)器輸出比較寄存器A匹配時(shí)，觸發(fā)中斷，開(kāi)始進(jìn)行積分。然后計(jì)

40、時(shí)器輸出比較寄存器B匹配，D0輸出低電平，使AD7824開(kāi)始將電感電流積分值轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，約等待3us后，通過(guò)B端口讀入。并通過(guò)D1輸出低電平開(kāi)始轉(zhuǎn)換前饋電壓采樣，再等待3us，通過(guò)B端口讀入采樣轉(zhuǎn)換值。</p><p><b>　　3.模糊推理程序</b></p><p>　　首先根據(jù)讀入的前饋電壓采樣和電感電流采樣值，分別求出其應(yīng)屬于的模糊子集和對(duì)應(yīng)的隸屬度。然后

41、根據(jù)前一章所定的模糊子集和規(guī)則，推出對(duì)應(yīng)的輸出模糊子集，然后根據(jù)第四章提出的重心法去模糊法，得到精確的模糊控制值，通過(guò)A口輸出到AD7528上。</p><p><b>　　1.5前饋電壓采樣</b></p><p>　　控制系統(tǒng)要獲取系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，以了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，用來(lái)作出相應(yīng)的控制，使系統(tǒng)按照設(shè)定的狀態(tài)運(yùn)行。對(duì)應(yīng)的檢測(cè)值就是系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的采樣，被看作是控制部

42、分的輸入，而最后的控制值就是控制系統(tǒng)的輸出， 因此獲得精確的采樣值對(duì)控制系統(tǒng)是非常重要的。</p><p>　　根據(jù)前一章的設(shè)計(jì)，需要檢測(cè)的主要是輸出濾波電感的電流值和前饋電壓值。對(duì)于輸出濾波電感的電流值的檢測(cè)比較簡(jiǎn)單，只需用一般的積分電路得到一個(gè)平均值就可以。因?yàn)樵诒究刂葡到y(tǒng)中，對(duì)電流采用很簡(jiǎn)單的控制算法，對(duì)其采樣的精確度要求不是很高。而對(duì)前饋電壓的采樣就對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)非常的重要，因?yàn)楸仨毇@得一個(gè)能夠反映輸入交

43、流電壓變化的精確采樣值。</p><p>　　前饋模糊控制采樣正激變換器的前饋電壓為模糊輸入量，也就是采樣220V交流輸入電壓經(jīng)過(guò)整流橋以后得到的直流電壓。根據(jù)正激變換器的工作特點(diǎn)可知，由于正激電路采用了變壓器隔離，而本系統(tǒng)采用了電壓前饋控制和電壓反饋控制的復(fù)合控制模型，因此如果直接采樣輸入電壓變化的話(huà)，就會(huì)使正激電路的原副邊共地，為了解決這個(gè)問(wèn)題，利用電壓互感通過(guò)變壓器的原邊得到一個(gè)電壓，其采樣電路如圖1.6:

44、</p><p>　　圖1.6 前饋電壓采樣電路</p><p>　　如圖1.6所示，電流通過(guò)兩個(gè)整流二極管對(duì)電容進(jìn)行充電，得到一個(gè)恒壓直流，然后由電阻和采樣，其中為可調(diào)電阻，構(gòu)成放電回路。由于在原邊的管腳只是繞一圈線(xiàn)圈，所以反饋的電壓很小，濾波電容也很小，因此對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)影響很小，后面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證實(shí)如此。</p><p>　　2閉環(huán)反饋電壓控制系統(tǒng)<

45、/p><p>　　為了保證輸出電壓的穩(wěn)定輸出，在加上模糊前饋控制的基礎(chǔ)上仍然依靠閉環(huán)反饋電壓控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓的穩(wěn)定輸出。將正激電路的輸出電壓通過(guò)一個(gè)可調(diào)電阻分壓后直接輸入到反饋模擬電路中，如圖1.7所示:</p><p>　　圖1.7 閉環(huán)電壓反饋控制圖</p><p>　　將反饋電壓同參考電壓進(jìn)行比較，然后通過(guò)放大器進(jìn)行放大，其中為可調(diào)電阻，可以調(diào)節(jié)反饋控制的放

46、大系數(shù)。閉環(huán)電壓反饋控制電路最終輸出一個(gè)放大誤差電壓，然后和模糊前饋控制系統(tǒng)輸出的控制電平加在一起，與三角波進(jìn)行比較得到輸出控制波形，復(fù)合控制方框圖如4.8所示。</p><p>　　圖1.8 復(fù)合控制方框圖</p><p><b>　　3本章小結(jié)</b></p><p>　　本章詳細(xì)介紹了復(fù)合控制系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計(jì)及程序流程。主要包括前饋

47、模糊控制系統(tǒng)的單片機(jī)接線(xiàn)圖，前饋電壓的采樣電路以及閉環(huán)電壓反饋控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　結(jié)　　論</b></p><p>　　論文介紹了以單片機(jī)AVR8515，A/D轉(zhuǎn)換器AD7824和D/A轉(zhuǎn)換器AD7528為主的硬件電路及軟件設(shè)計(jì)以及閉環(huán)電壓反饋控制電路。并且以正激變換器為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制設(shè)想。為了進(jìn)一步改善控制系統(tǒng)的性能，分析了數(shù)字控制系統(tǒng)的主要

48、的補(bǔ)償方法，決定選擇用前饋控制來(lái)改善系統(tǒng)輸出響應(yīng)特性。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出控制電路的控制特性符合控制設(shè)計(jì)要求，得到了較好的響應(yīng)特性。</p><p>　　研究方向：智能控制的主要目標(biāo)是使控制系統(tǒng)具有學(xué)習(xí)和適應(yīng)能力。要使系統(tǒng)具有適應(yīng)能力就必須通過(guò)學(xué)習(xí)，這樣才能使系統(tǒng)具有強(qiáng)魯棒性，在復(fù)雜控制系統(tǒng)中能根據(jù)系統(tǒng)所處的環(huán)境、操作條件的變化、控制目標(biāo)的變化，通過(guò)不斷學(xué)習(xí)，適應(yīng)新的要求。模糊推理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法均具有模擬人類(lèi)

49、思維結(jié)構(gòu)和方式的特點(diǎn)，將三者有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，將是智能控制研究的主要方向。</p><p>　　論文中雖然用到了模糊控制，但是其算法相對(duì)還是比較的簡(jiǎn)單，控制的精度也不夠高，因此下一步努力的方向是在利用更高性能的單片機(jī)的基礎(chǔ)上提高智能控制的控制成分，完善控制特性。</p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p>

50、　　孫和平，白晶，楊寧.單片機(jī)原理與接口技術(shù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2003.175-193.</p><p>　　周志敏，周紀(jì)海，紀(jì)愛(ài)華.現(xiàn)代開(kāi)關(guān)電源控制電路設(shè)計(jì)及應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社，2005.153-163.</p><p>　　張占松等.開(kāi)關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì)[M].電子工業(yè)出版社，1998.103-112.</p><p>　　丁道宏.電力

51、電子技術(shù)[M].北京：航空工業(yè)出版社，1995.1-121.</p><p>　　張建民，王濤，王忠禮.智能控制原理及應(yīng)用[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2004.6.81.</p><p>　　吳愛(ài)國(guó)，李際濤.DC-DC變換器控制方法研究現(xiàn)狀[J].電力電子技術(shù)，1999(2):75-78.致　　謝</p><p>　　本文是在xx老師的悉心指導(dǎo)下完成的。xx老師嚴(yán)