微机控制第9章
微机原理及接口第九章作业答案
“微机系统原理与接口技术”第九章习题解答（部分）1. 什么是并行接口和串行接口？它们各有什么作用？答：并行接口是指接口与外设之间按字长传送数据的接口，即4位、8位或16位二进制位同时传送；而串行接口是指接口与外设之间依时间先后逐位传送数据的接口，即一个时刻只传送一个二进制位。
并行接口传送速度较快，但在远距离传送数据时成本高，损耗大，且平行数据线之间干扰大，所以并行接口一般适用于近距离的高速传送，而串行接口则适用于远距离传送。
2. 试画出8255A与8086CPU连接图，并说明8255A的A o、A i地址线与8086CPU的A i、A2地址线连接的原因。
答：8255A与8086CPU的连线图如下图所示：题9-2图8086系统有16根数据线，而8255只有8根数据线，为了软件读写方便，一般将8255 的8条数据线与8086的低8位数据线相连。
8086在进行数据传送时总是将总线低8位对应偶地址端口，因此8086CPU要求8255的4个端口地址必须为偶地址，即8086在寻址8255 时A0脚必须为低。
实际使用时，我们总是将8255的A0、A1脚分别接8086的A1、A2脚，而将8086的A0脚空出不接，并使8086访问8255时总是使用偶地址。
4. 简述8255A工作在方式1时，A组端口和B组端口工作在不同状态（输入或输出）时，C端口各位的作用。
注：带*的各中断允许信号由 C 口内部置位/复位操作设置，非引脚电平。
5. 用8255A控制12位A/D转换器，电路连接如下图所示。
设B 口工作于方式1输入，C 口上半部输入，A 口工作于方式0输入。
试编写8255A的初始化程序段和中断服务程序（注：CPU采用中断方式从8255A中读取转换后的数据）。
答：设8255的A、B、C及控制端口的地址分别为PORTA、POATB、PORTC和PCON，则一种可能的程序段实现如下：初始化8255AMOV AL,10011110B;设置8255A的工作方式控制字OUT PCON,ALMOV AL,00000101B;设置C 口置位復位控制字，使INTEA （PC2）为OUT PCON,AL;高电平，允许B 口中断MOV AL,00000010B;设置C 口置位/复位控制字，使PC1（IBF B）输出OUT PCON,AL；低电平，启动第一次A/D转换6. 用8255A作为CPU与打印机接口，8255的A 口工作于方式0,输出；C 口工作于方式0。
计算机控制技术chapter9
绿 红
P1.1 P1.0
PSEN T0
T1
P1.3
EA
WR
RD P3.3
.
... .
9.3.1 硬件电路
CE
1/2
74LS 373
A0 A1 A2
2732
A7~ 0 OC D7~ 0
. ..
.
.
ALE CE IO/M
8155
WR RD A7~ 0
CLK D7~ 0 OE ALE START C IN0 B ACD A 0809 EOC
.
.. .
键盘与显示
过零信号发生器
MC 14528
LM311
~220V
..
.
.
光 耦
驱 动 器
74LS00TIL117
加热丝
变送器
热电偶
图9-2 电阻炉炉温控制系统原理图
1. 检测元件及变送器
检测元件选用镍铬-镍铝热电偶，分度号为 EU ， 适 用 于 0℃~1000℃ 的 温 度 测 量 范 围 ， 相 应 输出电压为0mV~41.32mV。
变送器由毫伏变送器和电流/电压变送器组成： 毫伏变送器用于把热电偶输出的0~41.32mV变换 成0~10mA范围内的电流；电流/电压变送器用于 把毫伏变送器输出的0~10mA电流变换成0~5V范 围内的电压。
表9-1 温度-数字量对照表
2. 接口电路
8031 的 接 口 电 路 有 ADC0809 、 8155 和 2732等。本系统采用ADC0809型A/D转换器， 该 芯 片 为 8 位 逐 次 逼 近 型 A/D 转 换 器 。 ADC0809 为 温 度 测 量 电 路 的 输 入 接 口 ； 8155 用 于 键 盘 和 显 示 接 口 ； 2732 作 为 8031 外部程序(ROM)存储器。
《微机原理与接口技术》第九章8253
二、8253的内部结构
数据总线 缓冲器 读／写控 制电路 计数通道
通道控制 寄存器
三、 8253的管脚分配
控制线
数据线 通道选择
通道管脚
四、 8253的编程
8253只有一个控制字，8253的一个方式 控制字只决定一个计数通道的工作模式。 8253 的控制字格式如图所示。共分为 4 部 分，通道选择、计数器读 / 写方式、工作 方式和计数码的选择。
第9章 可编程接口芯片
可编程接口概术 可编程定时／计数器接口芯片8253
可编程接口概术
一个简单的具有输入功能和输出功能的 可编程接口电路如下图，它包括一个输入接口， 其组成主要是八位的三态门；一个输出接口， 其组成主要是八位的锁存器；另外还有八位的 多路转换开关及控制这个开关的寄存器FF。
9. 1 可编程定时／计数器接口芯片8253 一、功能
定时和脉冲信号的处理与接口是完全有别于 并行信号的，其特点是信号形式简单但需要连 续检测，下面介绍的INTEL8253可编程定时／ 计数器就是可以实现所要求这方面功能。8253 内部有3个独立的16位定时／计数器通道。计 数器可按照二进制或十进制计数，计数和定时 范围可在1—65535之间改变，每个通道有6种 工作方式，计数频率可高达2MHz以上。
4、方式3——方波发生器 方式2虽然可以作分频电路，但其输出 是窄脉冲，如果是方波，就只有选方式3
5、方式4——软件触发方式 方式4在工作过程中有以下特点：
a、 门控信号GATE为高电平，计数器开始减 1计数，OUT维持高电平； b、 当计数器减到0，输出端OUT变低，再经 过一个 CLK 输入时钟周期， OUT 输出又变 高。
解：1、电路。 需要两个通道，一个作为计数，选用通道0。另一 个产生1KHz信号，选用通道1。工作原理如下，传感 器电路把物理事件转换为脉冲信号输入到通道0计数， 当记录10000个事件后，通道0计数器溢出，GATE端输 出高电平，这时通道1开始工作，产生1KHz信号推动喇 叭发音。
微机原理第九章练习题及解
微机原理第九章练习题及解一：单项选择题●8253的端口地址数为（ C ）。
A：1个B：2个C：4个D：8个●8255的A端口读写操作时，地址线（A）。
A：A1 = 0、A0 = 0 B：A1 = 0、A0 = 1C：A1 = 1、A0 = 0 D：A1 = 1、A0 = 1●写8255的控制字88H，功能是（ B ）。
A：A口方式0输入B：B口方式0输出C：置PC4为低D：置PC7为高●从8255的C端口读状态信息时，地址线（ C ）。
A：A1 = 0、A0 = 0 B：A1 = 0、A0 = 1C：A1 = 1、A0 = 0 D：A1 = 1、A0 = 1●8088与8255连接时的写控制字地址是（ D ）。
A：100H B：101H C：102H D：103H●8086与8255连接时的B口读写地址是（ B ）。
A：100H B：102H C：104H D：106H●8253写方式控制字时，地址线（ D ）。
A：A1 = 0、A0 = 0 B：A1 = 0、A0 = 1C：A1 = 1、A0 = 0 D：A1 = 1、A0 = 1●8253的计数器0读写操作时，地址线（A）。
A：A1 = 0、A0 = 0 B：A1 = 0、A0 = 1C：A1 = 1、A0 = 0 D：A1 = 1、A0 = 1●8253的控制字为85H，功能为（ B ）。
A：计数器0二进制计数B：计数器2十进制计数C：计数器0低8位初值D：计数器2高8位初值●8253的控制字为78H，计数器选择为（ B ）。
A：计数器0 B：计数器 1 C：计数器 2 D：无作用●8253的控制字为40H，工作方式选择为（ C ）。
A：方式0 B：方式 2 C：方式 4 D：方式5●8259固定优先权方式的中断请求信号IR0—IR7的优先权顺序为（ A ）。
A：IR0→IR7 B：IR7→IR0C：IR0→IR7→IR-1 D：每个中断请求信号等优先权。
微机原理与接口技术9章(DMA控制器)
– 接收并保存来自于CPU的方式控制字，使本通道能够工作 于不同的方式下
精选
DMA控制器8237A
• 8237的内部结构பைடு நூலகம்
– 4个独立的DMA通道共用的寄存器
• 1个16位的地址暂存寄存器 • 1个16位的字节数暂存寄存器 • 1个8位的状态寄存器 • 1个8位的控制（命令）寄存器 • 1个8位的暂存寄存器 • 1个4位的屏蔽寄存器 • 1个4位的请求寄存器
• 能接受外设的DMA请求信号，并向外设发出DMA响 应信号
• 能向CPU发出总线请求信号，当CPU发出总线保持响 应信号后，能够接管对总线的控制权
• 能发出地址信息，对存储器寻址并修改地址 • 能向存储器和外设发出读/写控制信号 • 能控制传输的字节数，并判断传送是否结束 • 能发出DMA结束信号，DMA传送结束后，能释放总
精选
DMA控制器8237A
• 对于内存不同区域之间的DMA传送，则应先用一个 DMA存储器读周期将数据从内存的源区域读出，存 入到DMAC的内部数据暂存器中，再利用一个DMA存 储器写周期将该数据写到内存的目的区域中去
精选
概述
• DMAC的功能
– DMAC是控制存储器和外设之间直接高速传送数 据的硬件
– DMAC应具备的功能
– DMAC向外设发出DMA应答信号DACK，通知该 外设成为被选中的DMA传送设备
– 同时，向存储器发出地址信号以及向发送存储 器和外设读写控制信号，控制数据按照初始化 设定的方向实现外设与内存之间大量数据的快 速传送
精选
概述
• DMA数据传送过程
– DMAC将规定的数据字节传送完之后，撤销总 线请求信号HRQ；CPU收到此信号，一方面使 HLDA无效，使得DMAC脱开三总线，另一方面 CPU又重新控制总线。
微型计算机原理及应用第9章输入输出和接口技术
CLK & IOW PS
gf e dcba
COM
35
3.2 数据输入三态缓冲器
外设输入的数据和状态信号，通过数据输入三态缓冲 器经数据总线传送给微处理器。 74LS244三态总线驱动器
74LS244可以用作无条 件传送的输入接口电路。
36
3.2 数据输入三态缓冲器
8
1.2 接口控制原理
（2）串行数据传送
串行数据传送是将构成字符的每个二进制数据位， 按一定的顺序逐位进行传送的方式。 串行数据传送主要用于远程终端或经过公共电话 网的计算机之间的通信。 远距离数据传送采用串行方式比较经济，但串行 数据传送比并行数据传送控制复杂。
9
1.2 接口控制原理
异步串行通信协议规定字符数据的传送格式：
微型计算机原理及应用
1
输入输出和接口技术
1 2 3
接口的基本概念 I/O指令和I/O地址译码 简单的I/O接口
2
输入输出(I/O)是指微型计算机与外界的信息交换， 即通信(communication)。微型计算机与外界的通信， 是通过输入输出设备进行的，通常一种I/O设备与微 型机连接，就需要一个连接电路，我们称之为I/O接 口。 接口是用于控制微机系统与外设或外设与系统设 备之间的数据交换和通信的硬件电路。接口设计涉及 到两个基本问题，一是中央处理器如何寻址外部设备， 实现多个设备的识别；二是中央处理器如何与外设连 接，进行数据、状态和控制信号的交换。 3
状态设臵和存储电路主要由一组数据寄存器构成， 中央处理器和外设就是根据状态寄存器的内容进行 协调动作的。 数据存储和缓冲电路也是一组寄存器，用于暂存 中央处理器和外设之间传送的数据，以完成速度匹配 工作。 7
微机原理及接口第9章习题解答
第9章习题解答1、选择题（1）在数据传送过程中，数据由串行变并行或由并行变串行，其转换是通过（）A．锁存器B．加法器C．移位寄存器D．数据寄存器（2）在远距离串行通信中，采用调制技术是为了使信号（）A．强度加大B．不失真传送C．一位一位传送D．有条不紊传送（3）微处理器通过数据总线向慢速外设输出数据时，接口部分必须含有的部件是（）A．反相器B．放大器C．锁存器D．TTL/EIA电平转换器（4）串行接口与设备之间的数据传输是以串行方式并且以（）A．单工方式进行的B．半双工方式进行的C．全双工方式进行的D．半/全双工方式进行的（5）甲乙两台计算机近距离通过RS一232C口进行通讯时，常采用最简单的三线联结。
即是（）A．甲机的TXD、RXD、GND分别与乙机的TXD、RXD、GND相连B．甲机的TXD、RXD、GND分别与乙机的RXD、TXD、GND相连C．甲机的RTD、TXD、RXD分别与乙机的RTS、TXD、RXD相连D．甲机的DSR、RXD、DTR分别与乙机的DSR、RXD、DTR相连2、什么是比特率、波特率？解：比特率指每秒传送的二进制位数。
波特率指每秒传送的信息位数量。
3、如果串行传输速率是2400波特，数据位的时钟周期是多少秒？数据位的时钟周期是 = 4.17×10-4秒4、若8251A的收发时钟（RxC、TxC）频率为38.4KHz，它的RTS和CTS 引脚相连。
工作在半双工异步通信，每帧字符的数据位数为7，停止位数为1，偶校验，波特率为600b/s，处于发送状态。
写出初始化程序，其端口地址为02C0H和02C1H。
38.4K = n * 600 ，得分频系数为64MOV DX,02C1HMOV AL,01111011 ;方式字OUT DX,ALMOV AL,00110001 ;控制字OUT DX,AL5、设8251A为异步工作方式，波特率因数为16，7位/字符，奇校验，两位停止位。
微机原理与接口技术9章8253
定时器/计数器
• 主要内容
– 定时与计数 – 可编程定时器/计数器接口芯片8253
定时与计数
• 定时技术在微机系统中必不可少
– 微机的工作在标准时钟控制下完成 – 为外设提供实时时钟 – 向外设定时发出控制信号
• 定时中断、定时检测、定时扫描、定时显示……
– 对外部事件进行计数
定时与计数
• 定时与计数
可编程定时/计数芯片8253
• 8253的工作方式
– 方式4——软件触发的选通信号发生器
• 波形图
可编程定时/计数芯片8253
• 8253的工作方式
– 方式4——软件触发的选通信号发生器
• 工作特点
– 计数由软件启动，每次写入计数初值只启动一次 计数 – 当计数值为N时，则间隔N＋1个CLK脉冲输出一 个负脉冲（计数一次有效） – 在计数过程中，可由GATE信号控制暂停。当 GATE＝0时，暂停计数；当GATE＝1时，继续计 数 – 在计数过程中写入新的计数初值，则按新的初值 重新开始计数
可编程定时/计数芯片8253
• 8253的工作方式
– 方式5——硬件触发的选通信号发生器
• 波形图
可编程定时/计数芯片8253
• 8253的工作方式
– 方式5——硬件触发的选通信号发生器
• 工作特点
– 计数由GATE上升沿启动，只要GATE端给触 发脉冲，则会装入计数值，并开始计数 – 在这种方式下，若设置的计数值是N，则在 GATE脉冲后，经过（N＋1）个CLK，OUT端 才输出一个负脉冲 – 在计数过程中修改计数初值，不会影响本次计 数，只有GATE端再次触发时，才按新的计数 值计数
微机原理与接口技术
第九章 8253
第9章+微型计算机控制系统应用实例
转换成为
9.2信.2号系；统电压的信控号制，要能求够采集阀位反响回来的模拟
最〔后有阀2〕以根门下能定据几位对点器以：对上单采片集机到控制的系信统号的进设行计运要求算、整理， 偏差的大小输出连续信号或一定宽度的脉
冲来控制 压电阀；
〔3〕利用数码管能现场显示输入的参数以及阀 门开度； 〔4〕利用按键能在现场对阀门的工作流量特性 的参数，
表内非易失性内存芯片与IC卡内芯片一样，即 AT24C02〔2〕。煤气表中诸如累积已耗用气量、结 余气量、购气次数等重要数据都存放在AT24C02〔2〕
这样可克服由充电电池长期维持RAM中的信息所潜在的不可靠性。 AT24C02仅有8条引脚，串行通信只用两根口线，做成IC卡时,外接连线 少，作为非易失性内存更是比采用并行EEPROM减少许多连线，PCB布 线更简洁，体积更小。IC卡煤气表中所需存取的重要数据少，且数据存 取速度要求不高，故这种小容量的串行EEPROM非常适用。AT24C02是 I²C总线结构器件，87C51非此类器件，这就要求87C51通过编程使其 P1.0和P1.1完全遵循I²C总线时序及AT24C02的数据传送格式，去分别等 效串行数据线SDA和串行时钟SCL，从而实现两者的通信。
第9章 微型计算机控制系统应用实例
9.1 微型机在煤气表机心负压试漏中的应用 9.2 微型机在阀门定位器中的应用 9.3 IC卡智能煤气表的设计 9.4 微型机实现电加热锅炉系统的自动控制 9.5 单片机与微机RS-485通信 9.6 微机控制的公共汽车自动报站系统 9.7 温度控制系统的设计
9.1.1 煤气表机心负压试漏原理
首先，把煤气表出气口密封住，然后翻开控 制负压的电磁阀，这时高速流动的压缩空气，经 负压阀产生负压，把表内的气体往外抽，表内形 成负压，同时斜管压力计液面往上升，当抽到设 定值时〔煤气表工艺要求斜管压力计显示 270Pa〕，即光电管所在的位置时，关闭电磁阀， 这时斜管压力计的液面要继续往上升，停在一个 确定的位置。如果在规定的时间内〔一般工艺要 求６s〕，斜管压力计的液面不回落到光电管所在 的位置，那么表的密封性好，不漏；相反，表的 密封性不好，漏。
PID控制器
第九章 PID控制器9.1 数字PID1.1 PID控制的本质是一个二阶线性控制器定义：通过调整比例、积分和微分三项参数，使得大多数的工业控制系统获得良好的闭环控制性能。
优点1. 技术成熟2. 易被人们熟悉和掌握3. 不需要建立数学模型4. 控制效果好5.鲁棒性一、标准数字PID算法通常依据控制器输出与执行机构的对应关系，将基本数字PID算法分为位置式PID和增量式PID两种。
1.位置式PID控制算法基本PID控制器的理想算式为(1)式中u(t)——控制器(也称调节器)的输出；e(t)——控制器的输入（常常是设定值与被控量之差，即e(t)=r(t)-c(t)）；K p——控制器的比例放大系数；T i——控制器的积分时间；T d——控制器的微分时间。
设u(k)为第k次采样时刻控制器的输出值，可得离散的PID算式(2)式中，。
由于计算机的输出u(k)直接控制执行机构（如阀门），u(k)的值与执行机构的位置（如阀门开度）一一对应，所以通常称式(2)为位置式PID控制算法。
位置式PID控制算法的缺点：当前采样时刻的输出与过去的各个状态有关，计算时要对e(k)进行累加，运算量大；而且控制器的输出u(k)对应的是执行机构的实际位置，如果计算机出现故障，u(k)的大幅度变化会引起执行机构位置的大幅度变化。
2.增量式PID控制算法增量式PID是指数字控制器的输出只是控制量的增量Δu(k)。
采用增量式算法时，计算机输出的控制量Δu(k)对应的是本次执行机构位置的增量，而不是对应执行机构的实际位置，因此要求执行机构必须具有对控制量增量的累积功能，才能完成对被控对象的控制操作。
执行机构的累积功能可以采用硬件的方法实现；也可以采用软件来实现，如利用算式程序化来完成。
由式(2)可得增量式PID 控制算式(3)式中进一步可以改写成(4)式中 、 、一般计算机控制系统的采样周期T 在选定后就不再改变，所以，一旦确定了K p 、T i 、T d ，只要使用前后3次测量的偏差值即可由式(2.4-15)或式(2.4-16)求出控制增量。
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图9.1
单输入单输出模糊控制器
微机控制技术
9.2.1
常见的模糊控制规则
2. 双输入单输出模糊控制器 图9.2所示为双输入单输出模糊控制器的方框图。其中， ~ E 属于论域X的模糊集合 取自系统误差 e的模糊化；属于论 ~ 域Y的模糊集合 取自系统的误差变化率 e的模糊化；两者 EC ~ 构成模糊控制器的二维输入；属于论域Z的模糊集合 是反 U 映控制量变化的模糊控制器的一维输出。 这类模糊控制器的控制规则通常由以下模糊条件语句 ~ ~ ~ U if and then （9-3） E EC 来表达。这是模糊控制中最常用的一种控制规则，它反映 非线性比例加微分（PD）的控制规律。
微机控制技术
9.1.3
模糊控制的应用
5. 其他 模糊逻辑还广泛应用于其他控制场合，包括电梯 控制器、工业机器人、核反应控制、各种医用仪器等。 除了控制应用外，模糊逻辑还可应用于图像识别、 计算机图像处理、金融（如股票预测）和各种专家系 统中。 总之，模糊控制已经逐渐成为人们广泛应用的控 制方法之一。
微机控制技术
9.1.4
模糊控制的发展
（6）把已经取得的研究成果应用到工程实际过程中， 尽快转化为生产力。因此，需加快简单、实用的模糊 集成芯片和模糊控制装臵、通用模糊控制系统的开发 与推广应用。 综上所述，模糊控制在工业中的应用是一个相对迅 速发展的领域。随着模糊控制理论的不断发展和运用， 模糊控制技术将为工业过程控制开辟新的应用途径， 前景十分光明。
微机控制技术
第9章 模糊控制技术
Fuzzy控制理论自1965年由美国L.A.Zadeh 提出以 后，虽然只有短短35年的时间，但却得到了迅速的发 展。人们先后对不同的复杂控制对象，如炼钢炉、水 泥窑、热交换系统、烧结工厂、机车、家电等系统， 进行了不同程度的Fuzzy控制，都取得了较好的成果。 目前市场上应用Fuzzy控制理论生产的空调机、洗衣 机、录像机、微波炉等已经比比皆是。 在这一章里，首先介绍Fuzzy控制理论，然后再举例 说明Fuzzy控制器的设计方法及应用。
微机控制技术
图9.2
双输入单输出模糊控制器
微机控制技术
9.2.1
常见的模糊控制规则
3. 多输入单输出模糊控制器 ~ ~ ~ ~ 图9.3所示为具有输入 A ， N 以及输出 U 的多输 B ，…， 入单输出模糊控制器的方框图。其中，多维输入模糊集 ~， ~ ，…， ~ 和一维输出模糊集合分别属于论域X， 合A N B~ ~ Y，…， W 和 V ，其控制规则通常由以下模糊条件语句 ~ ~ ~ ~ N U if and and （9-4） A B … and then 来描述。
微机控制技术
9.1.2
模糊控制的特点
（9）性能优良 由于模糊控制系统对于外界环境的变化并不敏感， 使它具有较高的鲁棒性，而同时，仍能保持足够的灵 敏度。以前，响应迅速、调整得好的系统，同时也对 外界变化十分敏感。反过来，使一个系统不受外界变 化的影响，也就意味着降低灵敏度。对于模糊逻辑， 可以使一个系统既有非常高的鲁棒性，又有很高的灵 敏度。
微机控制技术
9.1.2
模糊控制的特点
（8）可靠性高 常规的采用数学计算的控制系统是一个有机的整体。如其 中一个算式出问题，或物理系统的条件发生变化都会使数学模 型不再成立，则整个控制过程将失败。但是，模糊逻辑由许多 相互独立的规则组成，它的输出是各条规则的合并结果。因而 即使一条规则出问题，其他规则可经常对它进行补偿；因而， 系统可能工作得不太优化，但仍能起作用。并且，即便系统的 工作环境发生变化，模糊规则经常仍能保持正确。在前面介绍 的反向摆控制系统中，杆的长度和顶端的重量可任意变化，而 不必对模糊推理器做任何改变。对于采用数学计算的控制系统， 参数变化后，必须重新调整计算公式。
微机控制技术
9.1.2
模糊控制的特点
（4）适应性强 采用模糊控制，过程的动态响应品质优于常规PID控制， 并对过程参数的变化具有较强的适应性。 （5）程序短，所需存储器少 模糊控制系统一般只需很短的程序和较少的存储器，它比 采用查表方法的控制系统需要的存储器少得多，比多数采用数 学计算方法的控制系统需要的存储器也要少。 （6）速度快 模糊控制系统可在很短时间内完成复杂的控制任务，而使 用计算方法则需大量的数学计算工作。这样，可使用简单的8 位单片机来完成可能需32位或RISC处理机的控制功能。
微机控制技术
第8章 模糊控制技术
人的手动控制策略是通过操作者的学习、试验以 及长期经验积累而形成的，它可通过人的自然语言加 以叙述。例如，可借助下述定性的、不精确的及模糊 的条件语句来表达：若炉温偏高，则减少燃料；若蓄 水塔水位偏低，则加大进水流量；若燃烧废气中氧含 量偏高，则减少助燃风量等。因此，它属于一种语言 控制。由于自然语言具有模糊性，故这种语言控制也 称模糊语言控制，或简称模糊控制。“模糊”一词的 英语是“Fuzzy”，所以模糊控制理论及模糊控制器也 称Fuzzy控制理论及Fuzzy控制器。
微机控制技术
9.1.3
模糊控制的应用
3. 家用电器 由于模糊逻辑能以极小的代价提高产品的性能，使它在家用 电器中得到了广泛的应用。在日本，几乎所有家用电器制造 厂商都使用模糊技术。松下和日立公司已生产了能按洗的衣 服量、脏物的类型和数量来自动选择适当的洗衣周期和洗衣 粉用量的全自动洗衣机。三菱和夏普公司生产的空调因使用 了模糊控制技术而可节省能源20％以上。索尼和三洋生产的 一些电视机使用模糊逻辑来自动调整屏幕的颜色、对比度和 亮度。佳能和索尼公司生产的照相机使用模糊逻辑技术来实 现自动对焦功能。我国的家电产品也广泛采用了模糊控制技 术，如洗衣机、电冰箱、空调、彩电、微波炉以及热水器等。
微机控制技术
9.1.4
模糊控制的发展
模糊逻辑控制器采用与人脑的思维方法相似的控 制原理。因而它具有很大的灵活性，可以根据实际的 控制对象的不同，修改基本的模糊控制器，以制的发展
虽然经典模糊控制理论已在工程上获得了许多成 功的应用，但目前仍处于发展过程的初级阶段，还存 在大量有待解决的问题。目前所面临的主要任务是： （1）建立一套系统的模糊控制理论。模糊控制理论研 究还期待着坚实的、系统的、奠基性的内容，以解决 模糊控制的机理、稳定性分析、系统化设计方法、新 型自适应模糊控制系统、专家模糊控制系统、神经模 糊控制系统和多变量模糊控制系统的分析与设计等一 系列问题，以促进模糊控制理论的发展，从而建立一 套严格的、系统的模糊控制理论。
在模糊控制中，常见的模糊控制器有下列几种。 1. 单输入单输出模糊控制器 图9.1所示为单输入单输出模糊控制器的方框图，其中模糊 ~ ~ 集合 为属于论域 X 的输入，模糊集合 为属于论域 Y的输 B A 出。这类输入和输出均为一维的模糊控制器，其控制规则通 常由以下模糊条件语句 ~ ~ A B • if then （9-1） ~ ~ ~ C A else B • if then （9-2） ~ ~ C 来描述，其中模糊集合 和B 具有相同论域 Y。这种控制规 则反映非线性比例（P）控制规律。
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9.1.4
模糊控制的发展
（2）模糊集成控制系统设计方法的研究。随着被控 对象日益复杂，往往需要两种或多种控制策略的集成， 通过动态控制特性上的互补来获得满意的控制效果。 现代控制理论、神经网络理论与模糊控制的相互结合 以及相互渗透，可构成所谓的模糊集成控制系统。对 其建立一套完整的分析与设计方法也是模糊控制理论 研究的一个重要方向。 （3）模糊控制在非线性复杂系统应用中对模糊建模、 模糊规则的建立和推理算法的深入研究。 （4）自学习模糊控制策略和智能化系统及其实现。 （5）常规模糊控制系统稳态性能的改善。
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9.1
模糊控制概述
9.1.1 9.1.2 9.1.3 9.1.4
模糊控制的发展概况 模糊控制的特点 模糊控制的应用 模糊控制的发展
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9.1.1
模糊控制的发展概况
模糊控制不仅适用于小规模线性单变量系统，而且逐渐 向大规模、非线性复杂系统扩展。从已实现的控制系统 来看，它具有易于掌握，输出量连续，可靠性高，能发 挥熟练专家操作的良好自动化效果等优点。 最近几年，对于经典模糊控制系统稳态性能的改善，模 糊集成控制，模糊自适应控制，专家模糊控制与多变量 模糊控制的研究，特别是针对复杂系统的自学习与参数 （或规则）自调整模糊系统方面的研究，尤其受到各国 学者的重视。目前，将神经网络和模糊控制技术相互结 合，取长补短，形成一种模糊神经网络技术。由此可以 组成一个更接近于人脑的智能信息处理系统，其发展前 景十分诱人。
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9.1.3
模糊控制的应用
鉴于模糊控制的独特优点，近年来模糊控制得到 了广泛的应用。下面简单介绍一些可使用模糊控制逻 辑的应用领域。
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9.1.3
模糊控制的应用
1. 航天航空 模糊逻辑现已应用于各种导航系统，如美国航空和宇航局 （NASA）正在开发一种用于将引导航天飞机和空间站相连的 自动系统。 2. 工业过程控制 工业过程控制的需要是控制技术发展的主要动力，现在的许多 控制理论都是为工业过程控制而发展的。因而它也是模糊控制 的一个主要应用场合。最早的实用工业过程模糊控制是丹麦F. L.Smith公司研制的水泥窑模糊逻辑计算机控制系统，它已作 为商品投放市场，是模糊控制在工业过程中成功应用的范例之 一。现在模糊逻辑已广泛应用于各种从简单到复杂的工业诊断 和控制系统中。
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9.1.2
模糊控制的特点
模糊控制理论是控制领域中非常有发展前途的一个分支， 这是由于模糊控制具有许多传统控制无法比拟的优点，其中主 要有如下几点。 （1）不需要精确数学模型 使用语言方法，可不需要掌握过程的精确数学模型。对复杂 的生产过程很难获取过程的精确数学模型，而语言方法却是一 种很方便的近似。 （2）容易学习 对于具有一定操作经验，非控制专业的操作者，模糊控制方 法易于掌握。 （3）使用方便 操作人员易于通过人的自然语言进行人机界面联系，这些模 糊条件语句很容易加入到过程的控制环节上。