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模糊逻辑运算硬件电路的EWB 实现 阳媛，陈薇，汤良 中国矿业大学，江苏徐州 (221008) E-mail：yangyuanyangyuan@163.com 摘 要：本文讲述了模糊控制的基本原理，比较了模糊逻辑控制器的软、硬件实现的优、缺 点。对于模糊逻辑的基本运算取极小值和极大值，本文在EWB 中用集成运算放大器仿真实 现了模糊逻辑的 “取极大” 电路，并利用摩根定律的思想在“取极大” 电路的基础上实现了“取 极小” 电路。 关键词：模糊；硬件；EWB 1．引言 自查得(Zadeh)提出模糊集合理论和模糊推理规则后，随着计算机的普及，测试与计算 机结合将更加模糊技术在实际应用中已经取得了很大成功，模糊逻辑控制已被成功地用于许 多控制系统。模糊控制器的实现有硬件实现和软件实现两种方法，软件和硬件的区别及谁好 谁差，有很多讨论，它们各有各的特点，适合于不同的场合。 多数模糊逻辑是由软件实现的，软件在很多方面显示出巨大优势， 易用性，低损耗， 版本更新，细致性，针对性，可以降低成本等。 这样，模糊逻辑控制器的硬件实现就显得特别重要，同时模糊推理固有的并行特性也使 得模糊控制器很适合用硬件来实现。硬件可以自然的处理效果，稳定性好，但价格过高。 因而研究模糊控制器的硬件电路实现，具有理论价值和应用价值。 2 ．模糊控制基本原理 模糊控制是以模糊集合论，模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制 技术，属于智能控制范畴。 模糊理论主要包括模糊集合理论，模糊逻辑，模糊推理和模糊控制等方面的内容。它的 特别之处在于允许“是否属于中间的中介状态”，以隶属函数概念代表模糊集合，允许领域中 存在“非完全属于”和“非完全不属于”等集合的情况，即为相对属于的概念；并将“属于”观念 数量化，承认领域中不同的元素对于同一集合有不同的隶属度，借以描述元素和集合的关系， 并进行量度。模糊理论应用最有效、最广泛的领域就是模糊控制，模糊控制在各种领域出人 意料的解决了传统控制理论无法解决的或难以解决的问题，并取得了一些令人信服的成效。 [1] 如今模糊理论得到了厂泛的应用，并取得了很好的进展。模糊计算机的研制也取得了进 展。尽管模糊控制理论已经取得了可观的进展，但模糊逻辑硬件电路和与软件仿真相比仍不 成熟，依靠数字计算机或微处理器的软件来计算模糊逻辑量，通过查表完成逻辑推理，这就 限制了模糊逻辑控制器只能用于低速的控制系统。而实时控制系统要求控制器在很短的时间 内作出响应，而且效果有些生硬，不自然，计算机软件仿真则无法考虑速度和系统的效率这 些因素。所以需要进一步研究模糊逻辑硬件电路，本文就是讨论了模糊逻辑硬件电路的设计。 3 ．模糊逻辑硬件电路 3.1 EDA 技术设计与仿真工具包括： 1．PSPICE9.1 、它可以进行各种各样的电路仿真、激励建立、温度与噪声分析、模拟控 - 1 - 制、波形输出、数据输出、并在同一窗口内同时显示模拟与数字的仿真结果。无论对哪种器 件哪些电路进行仿真，都可以得到精确的仿真结果，并可以自行建立元器件及元器件库。 2 ．EWB5.2 ，它对模数电路的混合仿真功能却十分强大，几乎 100%地仿真出真实电路 的结果，并且它在桌面上提供了万用表、示波器、信号发生器、扫频仪、逻辑分析仪、数字 信号发生器、逻辑转换器和电压表、电流表等仪器仪表。它的界面直观，易学易用。它的很 多功能模仿了 SPICE 的设计，但分析功能比PSPICE 稍少一些。 3 ．MATLAB ，MATLAB 产品族具有下列功能：数据分析；数值和符号计算；工程与科 学绘图；控制系统设计；数字图像信号处理；财务工程；建模、仿真、原型开发；应用开发； 图形用户界面设计等。 4 ．Protel99SE ，它是个完整的全方位电路设计系统，包含了电原理图绘制、模拟电路与 数字电路混合信号仿真、多层印刷电路板设计（包含印刷电路板自动布局布线），可编程逻 辑器件设计、图表生成、电