0　引　言
　　壓電復(fù)合材料作為一種智能材料，在航天、航空、工業(yè)控制及制造等方面獲得了廣泛的應(yīng)用。但是，能否對(duì)壓電復(fù)合材料極化時(shí)的溫度進(jìn)行準(zhǔn)確的控制是影響壓電復(fù)合材料性能的重要因素，在本系統(tǒng)中采用模糊控制的方法，利用模糊單片機(jī)NLX230對(duì)極化溫度進(jìn)行控制。
　　NLX230是美國(guó)Neura Logic公司模糊單片機(jī)系統(tǒng)的一種基本型號(hào)，采用1．25微米COMS40腳DIP封裝，具有很強(qiáng)的模糊邏輯處理能力，并行處理速度達(dá)3000萬(wàn)條／秒規(guī)則。它有和外部計(jì)算機(jī)的接口電路、外部EEPROM接口電路和振蕩接口電路，通過(guò)這些接口，可以和外部計(jì)算機(jī)進(jìn)行有關(guān)信息的傳遞，能夠完成對(duì)溫度、位移等參量的精確控制。
1　NLX230的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
　　NLX230結(jié)構(gòu)如圖1所示，由模糊化輸入選擇器、16個(gè)模糊化器、最小比較器、最大比較器、輸出寄存器、規(guī)則寄存器和定時(shí)控制七個(gè)單元組成。
1．1　模糊化輸入選擇器和模糊化器
　　模糊化輸入選擇器是由“8選1”多路選擇器組成的選擇電路，模糊化器是用來(lái)求取輸入量對(duì)用戶所定義的隸屬函數(shù)的隸屬度。每個(gè)“8選1”選擇器都與一個(gè)模糊化器相連。因此，每個(gè)模糊化都可以從8位的外部信號(hào)任選一位輸入，完成對(duì)輸入信號(hào)的模糊化過(guò)程。NLX230中有16個(gè)模糊化器，一次最多可求取16個(gè)模糊量。

1．2　最小比較器和最大比較器
　　最小比較器是一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可以根據(jù)規(guī)則寄存器置“1”位，將相應(yīng)的模糊化器的輸出進(jìn)行高速比較，求出最小值，作為最小比較器的結(jié)果輸出，即每條控制規(guī)則前件產(chǎn)生的最小值作為輸出結(jié)果。最大比較器對(duì)每條規(guī)則前件產(chǎn)生的最小值進(jìn)行比較，求出其中的最大值，這就是模糊邏輯最小最大推理結(jié)果。含最大值的控制規(guī)則的后件的模糊量就是推理結(jié)果的模糊量（由于后件的模糊量實(shí)質(zhì)是單點(diǎn)，取值范圍是－128～127，相當(dāng)于完成了反模糊化的過(guò)程），故稱之為作用值。
1．3　輸出寄存器、規(guī)則寄存器
　　規(guī)則寄存器用于存放控制規(guī)則，NLX230最多可存放64條規(guī)則。輸出寄存器用于存放作用值，作用值對(duì)輸出值的修改采用累加法，即輸出值等于即時(shí)作用值與上次輸出值相加。
2　系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　　NLX230有兩種工作方式：主動(dòng)方式（NLX230自動(dòng)從外部EEPROM中讀取數(shù)據(jù)）、從動(dòng)方式（NLX230等待外部邏輯電路來(lái)讀寫數(shù)據(jù)），在本系統(tǒng)中NLX230工作在主動(dòng)方式。圖2是NLX230工作在主動(dòng)方式時(shí)的框圖。

整個(gè)系統(tǒng)的工作過(guò)程：首先NLX230送出串行時(shí)鐘信號(hào)SK作為外部EEPROM的時(shí)鐘信號(hào)，接著
送出片選信號(hào)CS選中EEPROM（EEPROM中存儲(chǔ)的是模糊控制器的控制規(guī)則）。然后，從串行數(shù)據(jù)輸出端DO送出一個(gè)讀標(biāo)志和7位的地址，并從 EEPROM中讀出對(duì)應(yīng)地址中的16位內(nèi)容送入串行輸入DI端，此時(shí)，片選信號(hào)CS變負(fù)，接著變正。依次類推，直至EEPROM中的196個(gè)數(shù)據(jù)被讀入 NLX230中，即NLX230的結(jié)構(gòu)配置過(guò)程結(jié)束。熱電偶測(cè)量極化點(diǎn)附近的溫度，熱電偶輸出的電壓信號(hào)經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，接入模糊單片機(jī)NLX230的DI0～DI7，NLX230對(duì)輸入端的數(shù)據(jù)按結(jié)構(gòu)配置進(jìn)行處理，輸出一個(gè)數(shù)字控制信號(hào)量。再經(jīng)D／A轉(zhuǎn)換器輸出一個(gè)控制電壓信號(hào)，它控制加熱電阻絲的電流，從而達(dá)到控制溫度的目的。
3　軟件設(shè)計(jì)
　　在本系統(tǒng)中，軟件設(shè)計(jì)包括：模糊控制器的設(shè)計(jì)（產(chǎn)生控制規(guī)則）和規(guī)則集文件的形成。
3．1　模糊控制器的設(shè)計(jì)
　　系統(tǒng)的模糊控制器即模糊模型的建立是整個(gè)軟件的核心環(huán)節(jié)。對(duì)于這個(gè)溫控系統(tǒng)而言，模糊控制器的輸入語(yǔ)言變量可選為實(shí)際溫度y與給定溫度S之間的誤差e＝y(tǒng)－S及其變化率e，而其輸出語(yǔ)言變量可選為控制加熱電阻絲的電流的可控硅導(dǎo)通角的變化量u，這樣，就為溫控系統(tǒng)選定了一個(gè)雙輸入單輸出的模糊控制系統(tǒng)，這就是系統(tǒng)的模糊模型。對(duì)于這個(gè)雙輸入單輸出模糊控制系統(tǒng)，設(shè)定誤差e的論域［－30℃，＋30℃］，選取輸入語(yǔ)言變量誤差E的論域X＝｛－6，－5，－4，－3，－2，－1，－0，＋0，＋1，＋2，＋3，＋4，＋5，＋6｝，則得到誤差e的量化因子k ＝1／5。這樣為語(yǔ)言變量E可選取8個(gè)語(yǔ)言值：PB、PM、PS、PO、NO、NS、NM和NB。根據(jù)雙輸入單輸出的模糊控制器的確立方法就可以確立該控制系統(tǒng)的模糊控制矩陣，該矩陣是個(gè)14×14的矩陣，將用編程器寫入EEPROM。
3．2　開(kāi)發(fā)系統(tǒng)ADS230
　　和數(shù)字單片機(jī)一樣，模糊單片機(jī)也有它的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。NLX230開(kāi)發(fā)系統(tǒng)是ADS230，它由硬件和軟件兩部分組成，主要功能是將系統(tǒng)的控制規(guī)則寫成控制規(guī)則集文件，并將其轉(zhuǎn)換成有關(guān)寄存器的內(nèi)容寫入NLX230的規(guī)則寄存器。下面是對(duì)厚度為1mm的 1～3型壓電復(fù)合材料極化時(shí)用ADS230書寫的規(guī)則集文件：

輸入物理量Temp相應(yīng)模糊量的中心值、寬度。
4　結(jié)束語(yǔ)
　　系統(tǒng)自投入運(yùn)行以來(lái)，進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)的溫度控制性能穩(wěn)定，滿足極化時(shí)的溫度要求。實(shí)踐表明，采用模糊單片機(jī)NLX230能夠?qū)囟取⑽灰频葏⒘康木_控制。