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摘 要

随着现代科技的进步，控制器也经历着日新月异的变化，模糊思想得到了越来越多的工程师的青睐。本文的设计思想基于单片机的基础之上，在一个闭环系统中，通过PWM波的模拟改变直流电机的电压，实现速度的控制，同时设计模糊PID控制器，调节Kp，Ki，Kd及T的参数，使得电机转速变化曲线平滑，系统的响应快，超调量小。本文的实现方法是将模糊技术与PID控制相结合，形成了基于单片机的直流电机的模糊自适应的PID控制器，并设计了具体实例通过C语言以及MATLAB上的Simulink实现了对该控制器的仿真。仿真结果表明，该模糊自适应的PID控制具有控制灵活，响应快和适应性能强的诸多优点。

关键词：单片机；直流电机；模糊PID；Simulink

The design of fuzzy PID controller for DC motor based of Singlechip

Abstract

With the rapid development of modern science and technology,The controller is also experiencing rapidly changes.,fuzzy theory has been favored by more and more engineers.This design idea based on the foundation of single chip,in a closed loop system,through the simulation of PWM change the voltage of DC motor,achieve speed control.At the same time,the design of fuzzy PID controller can adjust the Kp,Ki,Kd and T parameters.To achieve the smooth curves of motor speed change,quick response system,small overshoot. So a new self-adaptive fuzzy PID controller is presented using the fuzzy technology and PID controller,to effect on the DC motor based on MCU,which realizing the self-adaptive fuzzy PID control system in simulink environment and C language with a particular case. Simulation results show the self-adaptive fuzzy PID control has ideal advantages,such as: flexibility control, fast response and strong adaption.

Key words: singlechip;DC motro;fuzzy PID;Simulink

目录

摘 要 Ⅰ

Abstract ........Ⅱ

第一章 引 言 1

1.1课题研究背景及意义 1

1.2 国内外发展现状.........................................................................................................................1.

1.3 课题简介 1

第二章 单片机原理 2

2.1 单片机系统设计的基础 2

2.1.1 理论知识 2

2.1.2 单片机的特点及应用 2

2.2 单片机系统设计模块 3

2.2.1 显示模块 3

2.2.2 键盘模块 3

2.2.3 电机驱动模块 3

2.2.4 速度检测模块 4

2.3 直流电机的PWM调速原理 4

第三章 PID控制器 7

3.1闭环控制算法简介 7

3.2比例(P)、积分(I)、微分(D)控制算法 7

3.3比例(P)、积分(I)、微分(D)的作用 7

3.4控制器的P,I,D项如何选择 8

3.5公式介绍 8

3.6 PID算法流程图 9

第四章 基于单片机模糊PID控制算法实现 10

4.1基本原理 10

4.2模糊控制器算法研究 10

4.2.1输入值的模糊化 10

4.2.2模糊控制规则表的建立 11

4.3模糊控制算法的实现 11

4.3.1 实验模糊表 11

4.3.2 输入输出的隶属度函数 12

4.3.3 去模糊化 13

4.3.4 模糊规则表的选择 13

4.3.5 C语言程序实现以及simulink仿真结果 14

第五章 结束语 19

致 谢 20

参考文献（References) 21

附 录 22

附录一..............................................................................................................................................22

附录二..............................................................................................................................................24

附录三..............................................................................................................................................27

1. 引 言

1.1 课题研究背景及意义

随着现代科技的高速发展，现代控制技术变化相当巨大，一个国家自动化程度越高，那么相应的科技水平也就越高。而国家的自动化程度高低就是通过工业控制的水平来显示的。

PID控制器自问世以来，作为当今现代控制技术的主要手段之一，它结构单一，稳定性良好，工作性能牢靠，运用范围越来越广泛。如今模糊控制取得了瞩目的成就，当遇到非线性，数学模型不精确的控制对象时，模糊控制有很强的适应能力，同时鲁棒性也比较好，但是它消除系统静态误差的性能比较差，控制精度不高，而PID控制可以弥补这一缺陷，因此将模糊控制和PID技术相结合，使PID参数进一步优化。现如今的模糊整定PID控制，是在此基础之上加上模糊控制规则环节，扬长避短，既控制灵活，适应强，同时稳态误差小，精度高，对复杂控制系统和高精度伺服系统具有良好的控制效果。本文的课题设计是基于单片机的直流电机模糊PID的设计，通过单片机对直流电机进行速度控制同时结合MATLAB的C语言程序仿真，使得PID参数调节方便，系统响应加快，超调量较小，动静态性能优异。

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