位控制器设计考试(江波).docVIP

昆明理工大学机电工程学院 课程名称:32位控制器开发 学期：2013-2014学年第1学期 学生姓名：江 波 学号：201010301307 任课教师：张文斌 得分： 关于嵌入式系统PID控制和模糊控制 摘要：随着嵌入式系统在实际生活中的广泛运用，嵌入式系统在改变我们的生活的同时也获得了长足的发展。本文通过介绍基于嵌入式系统的PID控制和模糊控制的概念、基本原理、控制器设计、应用与发展等的知识，对嵌入式系统在控制领域尤其是工业智能控制领域的应用前景充满期待。而PID控制与模糊控制的结合体模糊PID的产生使得控制器更加智能化，出现了一定程度的拟人特性。这将成为智能控制领域的新宠。 关键词：嵌入式系统、PID、模糊控制、模糊PID 嵌入式系统简述 经过几十年的发展，嵌入式系统已经在很大程度改变了人们的生活、工作和娱乐方式，而且这些改变还在加速。嵌入式系统具有无数的种类，每类都具有自己独特的个性。例如，MP3、数码相机与打印机就有很大的不同。汽车中更是具有多个嵌入式系统，使汽车更轻快、更干净、更容易驾驶。嵌入式系统是以应用为中心的、以计算机技术为基础的、软件硬件可裁剪的、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。它可完成信号控制的功能，它具有较小的体积，机构紧凑，可以作为一个部件植入所控制的装置中。它可提供用户接口、能管理有关于信息的输入输出、监控设备的工作情况。某些情况下，嵌入式系统在功能上是独立的系统。例如网络路由器是独立的嵌入式系统。它由特殊的通信处理器、内存、许多网络访问接口（称为网络端口）以及实现包的路由算法的特殊软件组成。换句话说，网络路由器是一个独立的嵌入式系统，路由包从一个端口到另一个端口，实现程序化的路由算法。 嵌入式系统相比较于纯粹的计算机系统具有较为鲜明的特点：（1）软件硬件一体化，其中以软件的设计开发为主。嵌入式系统的软件和硬件都可以很高效率的设计，冗余较少，可以在同样面积的硅片上实现更高的性能。（2）专用性突出。嵌入式系统一般是面向于特定的应用场合，将很多功能或任务集成在一个硅片上，从而具有小型化的特点，专用性较强。（3）多项技术融合。嵌入式系统将先进的计算机技术、通信技术、半导体技术和电子技术与各行各业的具体应用相结合，是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。（4）较通用计算机资源少。由于嵌入式系统通常设计成只完成少数几个任务，因此设计时要充分考虑到经济性，不能使用通用CPU。这意味着其管理的资源少、成本低、结构简单。（5）具有专门的开发工具与环境。嵌入式系统本身不具有自主开发的能力，即使设计完成后，用户通常也不能对其中的程序功能进行修改，因此必须具备一套开发工具和环境。（6）体积小、价格低廉、工艺先进、性价比高、系统配置要求低、实时性很强。 随着大量先进的微处理器制造技术的发展，越来越多的嵌入式系统用嵌入式处理器建造，而不是用通用目的的处理器。这些嵌入式处理器是为完成特殊的应用而设计的特殊目的的处理器。关键是应用意识，即知道应用的自然规律并满足这些应用的需求。嵌入式处理器可根据不同的要求分为四类：嵌入式微处理器EMPU(Embedded Microprocessor Unit)，嵌入式微控制器MCU(Microcontroller Unit)、嵌入式DSP处理器EDSP(Embedded Digital Signal Processor)、嵌入式片上系统SoC(System On Chip)。 嵌入式系统的发展经历了三个阶段单片机SCM(single chip microcomputer)微控制器MCU(micro controller unit)、系统及芯片SoC(system on a chip)。实时操作系统（如嵌入式Linux、Win CE、VxWorks等）的应用提高了系统的可靠性、开发效率、缩短了开发的周期，也增加了可开发嵌入式系统的复杂性，使更多复杂的用普通方法无法完成开发的嵌入式系统得以开发并运用到生产实际中。经过这三个阶段的发展，嵌入式系统在各个领域的应用日益广泛，嵌入式系统也获得了更进一步发展的契机与更为广阔的应用前景。 早在1990年之前，嵌入式系统通常是很简单的且具有很长的产品生命周期的自主设备。近些年来，嵌入式工业经历了巨大的变革： （1）产品市场窗口现在预计翻番的周期狂热到6—9个月。 （2）全球重新定义市场的机会和膨胀的应用空间。 （3）互联现在是一个需求而不是辅助性的，包括用有线和刚刚显露头角的无线技术。 （4）基于电子的产品更复杂化。?