毕业设计--洗衣机模糊控制系统设计论文
摘要
将模糊理论应用于洗衣机上是实现家电产品更新换代的重要手段，本文介绍了一种具有自学习功能的模糊智能洗衣机的设计方案，它是以单片机MC6805R3为核心，通过传感器对布量，布质，水温，浑浊度的检测，将得到的数据发送给单片机MC6805R3以实现洗衣机的智能控制，提高洗衣质量。文中还介绍了系统的软硬件组成并较详细介绍了采用动态监视的方法实现洗衣机自学习的功能。
关键词：模糊控制自学习洗衣机传感器
ABSTRACT
Will blur the theory to apply will be realizes the electrical appliances product renewal important method on the washer, this article introduced one kind had from the study function fuzzy intelligent washer design proposal, it was take monolithic integrated circuit MC6805R3 as the core, through the sensor to the cloth quantity, the cloth nature, the water temperature, the opacity examination, the data transmission which obtained by realizes the washer intelligent control for monolithic integrated circuit MC6805R3, enhanced washes clothes the quality. In the article also introduced the system software and hardware composition and in detail introduced uses the dynamic surveillance the method realization washer from the study function.
KEYWORDS： Fuzzy control From studies the washer Sensor
目录
摘要.............................................................................................................................I ABSTRACT .................................................................................................................. II 第一章引言 (1)
第二章 (3)
2.1 模糊控制的基本思路 (3)
2.2 模糊控制洗衣机的基本设计思路 (4)
第三章 (5)
3.1 模糊全自动洗衣机的模糊推理 (5)
3.2 模糊洗衣机的控制系统逻辑结构 (9)
3.2.1电源电路 (10)
3.2.2洗衣机状态检测电路 (10)
3.2.3显示电路 (11)
3.2.4输出控制电路 (11)
3.3 洗衣机物理量检测 (12)
3.3.1浑浊度的检测 (12)
3.3.2 布量和布质的检测 (14)
3.3.3 水温检测 (15)
3.3.4 水位的检测 (15)
3.4 检测软件框图 (16)
3.5 洗衣机的自学习功能 (18)
总结 (20)
参考资料： (21)
致谢 (22)
Contents
Abstract ...........................................................................................................................I ABSTRACT .................................................................................................................. II First chapter introduction .. (1)
Second chapter (3)
2.1 fuzzy controls basic mentalities (3)
2.2 fuzzily controls the washer the basic design mentalit (4)
Third chapter (5)
3.1 fuzzy completely automatics washers fuzzy reasoning (5)
3.2 fuzzy washers control system logical organizations (9)
3.2.1 power circuits (10)
3.2.2 washers conditions examination electric circuit (10)
3.2.3 display circuits (11)
3.2.4 outputs control circuit (11)
3.3 washers physical quantities examine (12)
3.3.1 opacities examinations (12)
3.3.2 cloths quantities and the cloth archery target examines (14)
3.3.3 water temperatures examine (15)
3.3.4 water levels examinations (15)
3.4 examinations softwares diagram (16)
3.5 washers from study function (18)
Summarizes (20)
Reference： (21)
Expresses thanks (22)
第一章引言
模糊控制是以集合理论为基础的一种新兴手段，它是模糊系统理论和模糊技术与自动控制技术相结合的产物。自从这门学科诞生以来，它产生许多探索性的甚至是突破性的研究应用成果，同时，这一方法也逐步成为人们思考问题的重要方法论。
1995年美国的控制论专家L。A。Zadeh教授创立了模糊集合论，从而为描述，研究和处理模糊性现象提供了一种新的工具。一种利用模糊集合的理论来建立系统模型，设计控制器的新型方法——模糊控制也随之问世了。模糊控制的核心就是利用模糊集合理论，把人的控制策略的自然语言转化为计算机能够接受的算法语言所描述的控制算法，这种方法不仅能实现控制，而且能模拟人的思维方式对一些无法构造数学模型的被控对象进行有效的控制。
我们都知道在现实生活中的一些概念是有着明确意义的，比如说“一个”，“男人”，“货币”等概念，对于这些明确的概念，在数学中常常用经典集合来表示，但是现实生活中不是每个概念都是很明确的，比如我门是“青年人”这个概念，你能在年龄上划两条线，表明在两条线内的就是青年人，而在其外的就截然不是青年人吗？显然这样做是不行的，因为人的生命是一个连续的过程，一个人从少年走向青年是一日一日积累的，同样，一个人从青年步入中年也是一个渐变的过程。我们把这样的一类概念称之为模糊概念。模糊集合理论就是处理这些模糊概念的。
将模糊集合理论运用于自动控制而形成的模糊控制理论，在近年来得到了迅速的发展，其原因在于对那些时变的非线性的复杂系统，当无法获得精确的数学模型的时候，利用具有智能的模糊控制器能给出有效的控制。例如，在炼钢，化工，人文系统以及医学心理系统中，要得到正确而且精密的数学模型是相当困难的。对于这些系统却具有大量的以定性的形成表示的极其重要的先验信息，以及仅仅用语言规定的性能指标。同时，要求过程的操作人员是系统的基本组成部分等。所有这些都是一种不精确性，应用一般的控制理论是很难实现控制的，但是，
这类系统由人来控制却往往容易做到。这是因为过程操作人员的控制方法是建立在直观的和经验的基础上，他们凭借实践积累的经验，采取适当的对策完成控制任务，于是，人们把操作人员的控制经验归纳成定性描述的一组条件语句，然后运用模糊集合理论将其定量化，使控制器得以接受人的经验，模仿人的操作策略，这样就产生了以模糊集合理论为基础的模糊控制器。模糊控制理论的提出是控制思想的一次深刻的变革，它标志着人工智能发展到了一个新的阶段。
随着计算机及其相关技术的发展，模糊控制也由最初的经典模糊控制发展到自适应模糊控制，专家模糊控制和基于神经网络的自学习模糊控制。其实现方式也由最初在微型机（单片机）上用软件方法实现发展到应用模糊控制开发出计算机进行直接控制。
模糊控制作为智能领域中最具有实际意义的一种控制方法，已经在家用电器自动化领域和其他很多行业中解决了传统控制方法无法或者是难以解决的问题，取得了令人瞩目的成效。已经引起了越来越多的控制理论的研究员和相关领域的广大工程人员的极大兴趣。但是就目前的状况来看，尚缺乏重大的突破，因此模糊控制无论在理论和应用上都有待于进一步的深入研究和探讨。
以洗衣机为例，早期人们洗衣时用洗衣板，进而用机械定时式洗衣机，是半机械半电子式。到后来是全自动洗衣机。现在，人们希望的是智能型的洗衣机。只要把衣服放进洗衣机，启动电源，洗衣机就能自动判别衣质、衣量、污浊度并自动确定洗涤时间，到最后出来的就是干净的衣服。我国的模糊研究是从1976
年开始的，而在1992年前尚无在家电产品上应用．1992年四月轻工部系统企业在重庆召开了首届“全国家用电器模糊技术应用研讨会重点研究了国外洗衣机模糊控制的范例。使我国在家电模糊控制领域中发展自己的产品，适应现代社会人们对电器方便快捷准确的要求。
本文介绍了一种具有自学习功能模糊智能洗衣机的设计方法。
第二章
2.1 模糊控制的基本思路
在设计一个模糊控制的洗衣机前，我门必须先弄懂关于模糊控制的基本思路，这样才能在对模糊控制器的学习过程中得到我门想要的设计方法和必要的理论依据。
模糊控制通过对模糊逻辑和近似推理方法，把人的经验形式化、模型化，变成计算机可以接受的控制模型，让计算机代替人来进行有效的实时控制，为实现模糊控制，语言变量的概念可作为描述受动控制策略的基础，并在此基础上发展为一种新型的控制器——模糊控制器8，设计模糊控制器必须解决以下三个问题：（1）输入量、输出量的模糊量化；
（2）建立模糊控制规则或模糊控制表；
（3）输出信息的模糊判决。
模糊控制原理框图如图2-1所示。
S——系统的设定值，是精确量。
e，c——系统偏差与偏差变化率，均是精确量。
E，C——经模糊量化处理后，偏差与偏差变化率变成的模糊量。
U——模糊量的偏差与偏差变化率经模糊控制规则，近似推理处理后，得到模糊量的控制作用U。
u——对模糊量的控制作用U，经模糊判决，得到模糊控制器输出的精确量的控制作用u，去控制被控对象。
在图2-1中，由模糊量化模糊化模块、模糊控制规则模块和模糊判决模块组成的是模糊控制器。
模糊控制器其实就是一台微机，它可以是系统机，也可以是由完全模糊硬件来实现的模糊控制器，也可以是单片机。本文讲述的正是用单片机作模糊控制器来实现整个模糊控制的。
2.2 模糊控制洗衣机的基本设计思路
在对模糊控制有了一定了解后我们很容易就能确定我门设计的着手方向。
所以模糊控制(也称自适应控制)全自动洗衣机由硬件(模糊控制器)和软件(模糊芯片)组成，本文着重介绍硬件部分。
模糊控制器一般是由驱动部分、光传感器、水位传感器、衣物量和布质传感器、温度传感器、微处理器组成，由各传感器得到数据．送入微机处理，驱动洗衣机工作。通过我门选定的单片机，我们可以把通过各个传感器得来的信号在单片机中进行模糊处理然后得到微机可识别的信号，从而达到洗衣机的全自动洗涤。
第三章
3.1 模糊全自动洗衣机的模糊推理
在设计一个模糊洗衣机的时候，我们必须考虑到模糊控制器的规则问题，这些都可以通过对日常生活的经验中得到，我们可以对洗衣机洗涤过程中遇到的典型量实行模糊推理，从而得到想要的一种规则。
而在模糊洗衣机中，浑浊度，布质，布量等最常见的量都是通过对现行状态的检测再通过模糊推理得出的。
在模糊推理中，需要推理的前件和后件，也即是推理的输入条件和输出结果。在模糊洗衣机中，主要是要考虑布质、布量、水温和肮脏程度这几项条件，而从这些条件求取水位、洗涤时间和水位、漂洗、方式和脱水时间等。
在洗衣机中，布质和布量是无法直接通过物理传感器测出的，所以它们的求取都是采用间接的方法。布质、布量与洗涤的过程有很大的关系。所以，除了肮脏程度之外，模糊推理还考虑布质和布量。
模糊洗衣机是一个多输入多输出的控制系统。在实际中，模糊推理的前件和后件之间关系对于不同的因素至少有所不同。例如，肮脏程度和水温可以确定洗涤投放的衣量和洗涤时间，而布量、布质等可以确定水位和水流、脱水时间等。因此，在推理中把有关前件和后件进行处理。这种处理分为主要因素推理和顺序因素推理两种。考虑到洗衣机过程中的两种情况，一种是静态的，即洗涤浓度；另一种是动态的，即洗衣水流及时间，故而推理分为洗涤剂浓度推理和洗衣推理两大部分。
洗涤剂浓度推理中，其规则如下：
如果浑浊度高，则洗涤剂投入量大；
如果浑浊度偏高，则洗涤投入量偏大；
如果浑浊度低，则洗涤剂投人量小。
在洗衣推理中，推理规则如下：
如果布量少，布质以化纤偏多，而且水温高，则水流为特弱，洗涤时间特
短；
如果布量多，布质以棉布偏多，而且水温低，则把水流定为特弱，洗涤时间定为特长。
在这一过程中，我门可以得出相关的洗衣机模糊控制表.
如洗衣推理表所示，它给出了洗衣推理的所有规则。很明显这些规则的前件有三个因素，后件有两个因素。故它们也是一种多输人多输出推理。对于输人量．即前件各个因素的模糊量定义不同。布量的模糊量为。“多”、“中”、“少”；水温的模糊量为“高”、“中”、“低”；而布质的模糊量为“棉布偏多”、“棉布化纤各半”、“化纤偏多”。而输出量，即后件中，水流的模糊量取“特强”，“强”，“中”，“弱”．“特弱”，时间的模糊量取“特长”，“长”，“中”，“短”，“特短”。在上述的模糊量中．各自的隶属函数都不同。水温、布量和时间的模糊量如图示。
图 3-2 水温、布量、时间模糊量图
对于主要因素推理和顺序因素推理这两种推理，它们之间是有着隐含的推理关系的。主要因素推理是以采用人思维中的“主要因素起决定作用”原理执行的在这种原理中，抛弃各种次要因素，以简明的形式产生因素少的推理规则，便于进行处理。顺序因素推理则是把前一种推理的结果作为本次推理的事件，从而推理出新的结果。在洗衣机中，如果考虑浑浊度、洗涤剂投入量、水流、洗涤时间等因素的推理，作为主要因素推理，显然有：
如果浑浊度高，则洗涤剂投入量大；
…..
另一种主要因素推理有：
如果布量多，而且水温高，则水流为强，洗涤时间为中；
…..
但实际上，洗涤剂投入量大时，要求洗涤时间较长才能洗得干净，故还需考虑顺序因素推理：
如果洗涤剂投入量大，则洗涤时间长；
如果洗涤剂投入量中，则洗涤时间中；
…..
当顺序推理和主要因素推理出的某一个后件因素的隶属度不同时，则采用Max原则处理；而得到某个后件的模糊量不同时，则采用“大者优先”的原则处理。
在模糊推理中，需要考虑推理的前件和后件，也即是推理的输人条件和输出结果。在模糊洗衣机中．主要是要考虑布质、布量、水温和肮脏程度这几种条件，而从这些条件求取水位．洗涤时间和水流，漂洗方式和脱水时间等。故而，模糊洗衣机的推理如图所示。
图 3-3 模糊推理图
3.2 模糊洗衣机的控制系统逻辑结构
有上面的模糊推理，我们要规定模糊控制器的模糊规则就容易了很多。
所以为了实现上面的模糊推理，我们这里选用了单片机MC6805R3作为洗衣机的核心控制器来真正实现上述要求，达到我门想要的完全的洗衣机自动化。在整个控制过程中，单片机MC6805R3和模糊控制软件起了关键作用。
单片机MC6805R3对洗衣机的控制系统逻辑结构如图所示。这个系统包括电源电路，洗衣机状态检测电路，显示电路和输出控制电路。
图 3-4 MC6805R3逻辑结构图
3.2.1．电源电路
电源电路由变压器TF、桥式整流器、滤波电容和集成稳压电容7805组成。电源电路中还有二极管D1，它的作用用于隔离滤波电容与桥式整流电路，以使进行过零检测。7805输出的+5V 电压和交流电源的一端相接，以组成双向晶闸管的直接触发电路
3.2.2．洗衣机状态检测电路
状态检测电路一共有7个。它们分别是内桶平衡检测电路、衣质衣量检测电路、过零检测电路、电源电压检测电路、温度检测电路、水位检测电路和浑浊度检测电路。
内桶平衡电路由平衡开关K和电阻R S5组成，它由于检测内桶运行时的状态是否平衡稳定。
衣质衣量检测电路由电机M2、二极管D4，D5电阻R21以及光敏三极管T r2电阻
R19和反相器7404组成。其中D4是发光二极管，它和T r2组成光电耦合管．用于隔离交直流信号的以及产生衣质和衣量信号。
过零检测电路由电阻R3、R2、晶体管T r1。和反相器7404组成。当桥式整流器产生全披整流信号输出时，则马上通过R1送到晶体管T r1的基极，当整流信号为正时．则T r1导通，整流信号为零时，则T r1截止;T r1输出信号再由7404反相之后送到单片机MC6805R3的一INT端。很明显，只要电源过零就会产生中断请求信号。
电源电压检测电路由整流二极管D2，滤波电容C5和调整电位器W1组成，由于D2只是进行半波整流，所以，当电源下降时，电位器W1的抽头也会较灵敏反映电源下降的情况，电源电压的变化情况由MC6805R3的AN端进行检测。
温度检测电路由MTS102，LM358和有关电阻电容组成。其中MTS102是水温检测器，第一级LM358用作阻抗隔离器，第二级LM58用作放大器，检测结果送入到MC6805R3的AN端。
水位检测器则电位器W4和相应的机械部件组成，当水位变化时会使W5和中心轴头产生位移．故送入到MC6805R3的AN3端的信号大小也产生变化。
浑浊度检测电路由红外发光管D3和红外接收管TR3。和有关电阻组成。被检测的水从D1和Tr3。之间流过，不同浑浊度的水从中流过时，使红外信号的强弱变化不同，故送到MC6805R3的AN3端的信号大小反映了衣服的肮脏程度。
3.2.3．显示电路
显示电路由晶体管T r10,T r11,T r12,T r13 、发光二极管D6,D12 ;7段发光二极管显示器LED1 ,LED2、LED3和相应的电阻组成，其中晶体管Tr10～Tr11是作为扫描开关管，用于选择D6～D7,LED1，LED2或LED3；而LED1～LED3用于显示定时时间；D5～D7用于显示洗衣机的现行工作状态
3.2.4．输出控制电路
输出控制电路由触发器电路和相应的双向晶闸管组成；控制电路一共有5路。L1是进水电磁阀，L2是排水电磁阀,M1是自动洗涤剂投人电机，M2是主电机。其中
双向晶闸管T A1, T A2。用于控制主电机M3；的正反转；T A8用于控制洗涤剂投入电机;T A3用于控制进水电磁阀;T A4用于控制排水电磁阔。所有的双向晶闸管都采用第1、2象限触发。
使用了上述电路之外，还有工作启／停和状态设定电路。N1是洗衣机全自动工作的启／停按键；N2是功能选择按键．它可以设定洗衣机从某个程序开始进行工作。
所有的电路都在单片机MC6805R3的控制下工作。由于MC6805R3有较多的I／O 端口。对洗衣机这种需要检测和控制的功能较多的家用电器是十分合适的，它可以使系统的逻辑结构达到十分简洁的形式
3.3 洗衣机物理量检测
洗衣机在洗衣过程中起决定作用的物理量有布质、布量、浑浊度、水温等四种。这些物理量都需要采用一定的方法检测出来，并且转换成单片机MC8805R3能接受的形式送人单片机中，才能进行处理和执行模糊推理。这些物理量可以通过上面讲到的图3-4中的检测电路得到，通过MC6805R3I/O端口连接，可以把检测电路检测得到的信号传给单片机。
3.3.1．浑浊度的检测
衣物的脏污程度、肮脏性质和洗净程度等都需要检测，以便进行工作过程的整定的控制。浑浊度的检测是采用红外光电传感器来完成的。利用红外线在水中的连光率和时间的关系，通过模糊推理，以得出检测的结果而这个结果就
可以用于控制推理。
浑浊度检测器的结构和安装情况如图3-4所示红外发射管和红外接收管分别安装在排水管的两侧在红外发射管中通以一定的恒定电流，使红外线的一定的强度发射，红外接收管中接收到的红外强度反映了水的浑浊程度。
图3-5 光传感器
在图3-5中，(a)表示了红外光传感器的安装情况;(b)表示水的浑浊度较高时的红外线透光率变低的情况；(c)表示水的浑浊度较低时，红外线透光率较好的情况。
根据红外接收管所接收到的红外线强度，就可以得出水的浑浊度。通过实际+可知在洗涤中红外线透光率的变化情况以及有关因素的关系。这种关系如图3-6所示。在图3-6(a)中给出了洗涤开始到漂洗结束的整个过程透光率的变化曲线。从曲线看出，随着洗涤的开始．衣物中的污物溶解于水,使透光率下降同时随着洗涤剂的投入，衣物中的污物进一步溶解和脱落于水，故透光串进一步下降，并到达到一个最低值;然后，随着漂洗的进行，衣物变干净，水质也变清，从而使红外透光率渐新升高，最后达到初始值。一般而言，当透光率再次达至初始值时，说明衣物洗涤干净，这时可以停止漂洗。
图3-6 透光率曲线图
图3-6(b)表示了衣物轻度污脏和重度污脏，进行洗涤时红外线透光率的变化曲线。重污时透光率较差;轻污时，透光率较高。利用这种特别可以别衣物的污脏程度。
图3-6(c)表示了衣物的污脏性质。油污时透光率较高．泥污时透光率较低。
图3-6(d)表示了洗涤剂的类型。液体洗涤剂透光率较高．粉剂洗涤剂透光率较低。
按照图3-6给出的透光率曲线，就可以根据洗衣机中水的透光率来判别衣物的污脏程度、污脏性质以及洗涤剂的种类。从而可以接此去进行洗涤过程控制．
3.3.2、布量和布质的检测
布量和布质的检测是在洗涤之前进行的。在水位为一定的时候，布量和布质的不同就会产生不同的布阻抗．通过给定一定的水位，然后在这个给定水位的条件下使主电机进行间断旋转，则不同布阻抗就会使主电机制动的性能不同，利用主电机在不同布阻抗时的制动特性就可以推断出布质和布量．不同布质和布量的布阻抗如图3-7所示．从图中可知：硬质布的布阻抗较高．软质布的布阻抗较低。
但两者有同样布阻抗的区间。
图3-7 硬、软质布阻抗曲线图
在进行布质和布量检测时。首先注人一定的水位，然后启动主电机旋转，按着断电让主电机以惯性继续运转直到停止。在主电机断电的时间内．由于主电机的惯性，所以它处于发电机状态{并且会产生感应电势输出。随着布阻抗的大小不同，主电机处于发电机状态的时间长短不同。只要检测出主电机处于发电机状态的时间长短，就可以反过来推理出布阻抗的大小，当然。主电机发电时间长．布阻抗就小，主电机发电时间短，布阻抗就高。
3.3.3、水温检测
水温检测由温度检测器MTS102执行。由于MTS102有线性度好，对温度敏感等特点故采用它对常温检测有较大的优点。在电路中，采用两个运算放大器对MTS102的输出信号进行处理．一个用于隔离阻抗。一个用于信号放大。这个电路结构如MC6805R3对洗衣机的控制系统逻辑结构图的ANt端所接的电路。水温一般为4℃-40℃;在一些特殊的洗衣机中，有时会加人热水，则水温较高．但水温一般不会超过60℃。因为，水温太高对衣物有一定的影响。
3.3.4，水位的检测
水位检测的精度直接影响洗净度、水流强度、洗涤时间等参数。对于模糊控
制的洗衣机．要求水位的检测必须是连续的。故常采用谐振式水位传感器谐振式水位传感器是利用电磁谐振电路LC作为传感器的敏感元件，将被测物体的变化转变为LC参数的变化。最终以频率参数输出。其工作原理是：将水位的高低通过导管转换成一个测试内腔气体变化的压力．驱动内腔上方的一块隔膜移动。带动隔膜中心的磁芯在某线圈内移动，从而线圈电感发生变化。由此引起谐振电路的固有频率随水位变化水位测量电路如图
图 3-8 水位检测图
通过对衣物物理量的检测，我门可以得到我门模糊推理所需要的所有原始信息，给单片机设定模糊控制规则，从而最后实现我门要求的结果。
3.4 检测软件框图
在对模糊控制洗衣机的设计中，为了让洗衣机能自动的实现全自动洗涤衣物，我就得为其设计一个控制软件程序，这里我们给出其检测软件框图。
控制软件由主程序、各种子程序和中断服务程序组成。
主控程序如图3-9所示．所有模糊推理在洗涤之前都基本执行完毕。所以．在程序，一般判别出是启动之后．就开始进行一系列的检测工作和推理工作．在推理工作完毕之后，就开始进入洗涤过程．
在洗涤过程中如果产生故障则系统会执行报警。
洗衣机模糊控制
工业洗衣机模糊控制系统技术策略及实现 摘要]介绍了模糊控制这一被称为“21世纪的核心技术”的研究背景;提出了工业洗衣机模糊控制系统开 发的技术策略和设计框架;综述了模糊控制知识库的建立和模糊控制器的设计以及系统的硬件设计和软件 设计. [关键词]工业洗衣机;模糊控制;模块化设计;多任务编程 1 研究的背景和意义 模糊数学和模糊控制的概念是加利福尼亚大学 教授扎德(L A Zadeb)在他的《Fuzzy Sets》、《Algo- rithm》和《A Rationale For Fuzzy Control》等论著 中首先提出[1].1974年英国伦敦大学教授E H Manidani首先应用模糊控制逻辑研制成功模糊控 制器.1979年,英国I J Procyk和E H Manidani研 制成功自组织模糊控制器,标志着模糊控制器“智能 化”程度的进一步提高.1984年年底国际模糊系统 学会成立.模糊控制理论从提出至今虽然只有20 多年,但是无论在模糊理论的算法、模糊推理决策、 工业控制应用、模糊系统集成,以及自学习、自适应 和工程应用方面都取得了长足的进步[2]. 模糊控制是智能控制领域的重要发展方向,模 糊控制技术被称为“21世纪的核心技术”.模糊控制 技术进入商品化,使产品的自动化和智能化水平不 断提高. 工业洗衣机广泛应用于宾馆、饭店、医院、部队、 学校、车站、客运码头等洗涤衣物量大的场所,由于 洗涤容量大、洗涤效率高以及洗净度高等特点,赢得 了越来越大的市场. 对工业洗衣机模糊控制系统的研制与开发,旨 在进一步提高其自动化、智能化程度,将给工业洗衣 机以更强大的生命力.系统的研制开发是以XGQ- 25型全自动洗涤脱水机为原型机,实现洗涤过程的 模糊控制.原型机是程序控制洗涤脱水机,用户根 据不同洗涤物的布质、布量、脏污状况凭经验选择多 个功能键,决策因人而异,洗涤效果自然有差别.采 用模糊控制技术的全自动洗涤脱水机,用电脑全部 或部分代替人脑进行洗涤过程的决策,由计算机进 行模糊判断、推理和决策,并自动生成优化的洗涤方 案,使整个洗涤过程在无需人工干预的情况下自动 完成,而且可以节水、节电、省时、省心.经文献检索 确认,迄今,模糊控制工业洗衣机研制在国内外尚属 空白.因此,笔者的研制成果不仅具有重大的科学 意义,而且可以增强国产工业洗衣机的国内外市场 竞争力.
人工智能-模糊控制全自动洗衣机 -
模糊控制全自动洗衣机 1.模糊控制简介 模糊控制是一种非线性的控制方法,主要针对那些无法取得数学模型或数学模型相当粗糙的系。首先要对被控对象按照人们的经验总结出模糊规则,采用模糊量,借助单片机对这些信息按照模糊规则转换为控制量,来完成自动控制。2.应用前景 近年来,模糊控制在家用电器控制中得到较广泛的应用,采用模糊控制的洗衣机,可具有自动识别衣质、衣量、脏污程度、脏污性质、自动决定水量、自动投入恰当的洗涤剂等功能,不仅实现了洗衣机的全面自动化,也大大提高了洗衣的质量。 3.基本原理 洗衣机的自动控制系统为一多输入多输出系统,输入量为衣质、衣量、脏污程度(即水的浑浊度)、脏污性质(浑浊度变化率);输出量为洗涤剂量、水位、水流、脱水时间、洗涤时间、漂洗方式等。从洗衣机的运行过程可以看出,洗涤剂量、水位、水流、脱水时间都可以通过输入量推理求得,而洗涤时间与漂洗方式为实时控制量,影响其主要因素是被洗物品的脏污程度,这两个量可以用水的浑浊度和浑浊度变化率来表示,油性脏污的浑浊度变化率小,泥性脏污的浑浊度变化率大。 4.模糊洗衣机的模糊推理 在模糊洗衣机中，浑浊度，布质，布量等都是通过对现行状态的检测，在通过模糊推理得出的．在模糊推理中，需要考虑推理的前件和后件，也就是推理的输入条件和输出结果．在模糊洗衣机中，主要是考虑布质，布量，水温和肮脏程度着几个条件，而从这些条件求取水位，洗涤时间和水流，漂洗方式和脱水时
间等．故而，模糊洗衣机的推理如图2所示。 图2模糊洗衣机的模糊推理 在模糊洗衣机中,布质和布量是无法通过物理传感器测出的;所以,它们的求取都是采用间接的方法.布质，布量和洗涤的过程有很大的关系.从一般人们的经验知道,布质是绵质,则洗涤会困难一些;布质如果是化学纤维,则困难会小一些.布量多一些,则洗涤过程要长一些,反之短一些.所以,除了肮脏度之外,模糊推理还考虑布质和布量. 从图2中可以看出,模糊洗衣机是一个多输入多输出的模糊推理和控制系统.在实际中,模糊推理的前件和后件之间的相关关系对于不同的因素而有所不同. 例如，肮脏程度和水温可以确定洗涤剂投放的量剂和洗涤时间，而布量、布质等可以确定水位和水流、脱水时间等。因此，在推理中把有关前件和后件进行处理。这种处理分成主要因素推理和顺序因素推理两种。通过这两种推理处理，不但使推理变得较为简单，而且可以在众多因素中清晰的区别出连锁关系的因素。 考虑到洗衣过程中的两种情况，一种是静态的，即洗涤剂浓度；另一种是动态的，即洗衣水流及时间。故而推理分两大部分，这也就是洗涤剂浓度推理和洗衣推理。 在洗涤剂浓度推理中，其规则如下：如果浑浊度高，则洗涤剂投入量大；如
全自动洗衣机模糊控制器设计说明
全自动洗衣机模糊控制器设计 1 简介 洗衣机自问世以来，经过一个多世纪的发展，现正呈现出全自动、多功能、大容量、高智能、省时节能的发展趋势。近年来，电子技术、控制技术、信息技术的不断完善、成熟，为上述发展趋势提供了坚强的技术保障。美国教授查徳（L.A.Zandeh）在1965年首先提出模糊集合的概念，由此打开了模糊数学及其应用的大门。1974年英国教授马丹尼（E.H.Mamdani）首先将模糊集合理论应用于加热器的控制，创造了模糊控制的基本框架。1980年，Sugeno开创了日本的首次模糊控制应用于一家富士电子水净化厂。1983年他又开始研究模糊机器人。随着模糊控制技术的不断发展，模糊控制逐渐被应用到日用家电产品的控制，例如电饭锅﹑照相机﹑吸尘器﹑洗衣机等。模糊控制全自动滚筒洗衣干衣机是通过模糊推理找出最佳洗涤烘干方案，以优化洗涤烘干时间、洗净程度、烘干效果，最终达到提高效率，简化操作，节水节电省时的效果。 2 模糊洗衣机的基本原理 洗衣机的自动控制系统为一多输入多输出系统,输入量为衣质、衣量、脏污程度(即水的浑浊度)、脏污性质(浑浊度变化率);输出量为洗涤剂量、水位、水流、脱水时间、洗涤时间、漂洗方式等。从洗衣机的运行过程可以看出,洗涤剂量、水位、水流、脱水时间都可以通过输入量推理求得,而洗涤时间与漂洗方式为实时控制量,影响其主要因素是被洗物品的脏污程度,这两个量可以用水的浑浊度和浑浊度变化率来表示,油性脏污的浑浊度变化率小,泥性脏污的浑浊度变化率大。实际分析证明:输入与输出之间很难用一定的数学模型来描述,系统的具体条件具有较大的不确定性,其控制过程在很大程度上依赖于操作者的经验,用常规的控制方法难以达到理想的效果。而采用模糊控制技术就能很容易解决问题。因而采用了模糊控制器设计全自动洗衣机。在洗涤衣物的过程中,衣物的多少、面料的软硬、衣物的脏污程度等都是模糊量,所以必须经过大量的实验,总结出人为的洗涤方式,从而形成模糊控制规则。再根据检测系统检测到的信息,判断出衣物多少、面料软硬、脏污程度、脏污性质等,计算出控制量,从而完成注水量、洗涤时间、水流强弱、洗涤方式、脱水时间、排水等一列的设置。根据上述分析和模糊控制技术的基本原理,可以确定洗衣机的模糊控制框如图。
模糊控制器的设计知识讲解
模糊控制器的设计 一、 PID 控制器的设计 我们选定的被控对象的开环传递函数为3 27 ()(1)(3)G s s s = ++，采用经典 的PID 控制方法设计控制器时，由于被控对象为零型系统，因此我们必须加入积分环节保证其稳态误差为0。 首先，我们搭建simulink 模型，如图1。 图1simulink 仿真模型 由于不知道Kp ，Kd ，Ki ，的值的大致范围，我们采用signal constraints 模块进行自整定，输入要求的指标，找到一组Kp ，Kd ，Ki 的参数值，然后在其基础上根据经验进行调整。当选定Kp=2，Kd=0.95，Ki=0.8时，可以得到比较好的响应曲线。调节时间较短，同时超调量很小。响应曲线如图2所示。 图2 PID 控制响应曲线
将数据输出到工作空间，调节时间ts =2.04s ，超调量%0σ=。可以看出，PID 控制器的调节作用已经相当好。 二、 模糊控制器的设计 1、模糊控制器的结构为： 图3 模糊控制器的结构 2、控制参数模糊化 控制系统的输入为偏差e 和偏差的变化率ec ，输出为控制信号u 。首先对他们进行模糊化处理。 量化因子的计算max min ** max min x x k x x -= - 比例因子的计算**max min max min u u k u u -=- 其中，*max x ，* min x 为输入信号实际变化范围的最大最小值；max x ，min x 为输入信号论域的最大最小值。*max u ，* min u 为控制输出信号实际变化范围的最大最小 值，max u ，min u 输出信号论域的最大最小值。 相应的语言值为NB ，NM ，NS ，ZO ，PS ，PM ，PB 。分别表示负大、负中、负小、零、正小、正中、正大。 3、确定各模糊变量的隶属函数类型 语言值的隶属度函数就是语言值的语义规则，可分为连续式隶属度函数和离散化的隶属度函数。本系统论域进行了离散化处理，所以选用离散量化的隶属度函数。
洗衣机模糊控制matlab仿真
洗衣机模糊控制仿真1.模糊控制背景 1980年，Sugeno开创了日本的首次模糊应用——控制一家富士电子水净化厂。1983年他又开始研究模糊机器人。 随着模糊控制技术的不断发展，模糊控制逐渐被应用到日用家电产品的控制，例如电饭锅﹑照相机﹑吸尘器﹑洗衣机等。 2.仿真目的 本次仿真的主要目的是设计一个比较合理的洗衣机模糊控制器，它能够根据被洗涤衣物的污泥多少和油脂多少，综合得到洗涤时间，从而达到最佳的洗涤效果。 3.仿真方法 本次仿真借助matlab中集成的模糊控制工具箱，使用图形界面进行模糊控制器的设计。最后随意给定几组输入，得到输出并作出简单分析。 4.模糊控制器的设计 模糊控制器理论设计方法 ①选择合适的模糊控制器类型； ②确定输入输出变量的实际论域； ③确定e,e ?,u ?的模糊集个数及各模糊集的隶属度函数； ④输出隶属度函数选为单点，可使解模糊简单； ⑤设计模糊控制规则集； ⑥选择模糊推理方法； ⑦解模糊方法。 实际设计过程 ①模糊控制器类型：选用两输入单输出模糊控制器，控制器输入为衣物的污泥和油脂，输出为洗涤时间。 ②确定输入输出变量的实际论域：输入为Mud(污泥)和Grease（油脂），设置Range=[0
100]（输入变化范围为[0,100]）；输出为Time(洗涤时间)，Range=[0 60]（输出变化范围为[0,60]）。 对应matlab 中模糊控制模块： ③确定模糊集个数及各模糊集的隶属度函数：将污泥分为3个模糊集：SD （污泥少）MD （污泥中）LD(污泥多)；将油脂分为三个模糊集：NG （油脂少）MG （油脂中）LG （油脂多）；将洗涤时间非为5个模糊集：VS （很短）S （短）M （中等）L （长）VL （很长）。 输入﹑输出隶属度函数都定为三角形隶属函数。结合④输出隶属度函数选为单点，可使解模糊简单；定义污泥隶属函数如下 50)50()(x x SD -=μ 0≤x ≤50 50x 0≤x ≤50 50)100(x - 50＜x ≤100 50)50()(-=x x LD μ 50＜x ≤100 对应matlab 中隶属度函数仿真图如下： 由隶属函数设置污泥的3个模糊集参数为 [Input1] Name='Mud' NumMFs=3 MF1='SD':'trimf',[-50 0 50] MF2='MD':'trimf',[0 50 100] MF3='LD':'trimf',[50 100 150] 定义油脂隶属函数如下： 50)50()(y x SG -=μ 0≤y ≤50 50y 0≤y ≤50 50)100(y - 50＜y ≤100 50)50()(-=y x LG μ 50＜y ≤100 对应matlab 中隶属度函数仿真图如下： 由隶属函数设置油脂3个模糊集参数为 [Input2] Name='Grease' NumMFs=3 MF1='SG':'trimf',[-50 0 50] MF2='MG':'trimf',[0 50 100] MF3='LG':'trimf',[50 100 150] 定义输出时间隶属函数如下： μ VS (Z)=(10-Z)/10 0≤Z ≤10
基于模糊控制算法的温度控制系统的毕业论文
基于模糊控制算法的温度控制系统的毕业论文 第1章绪论 温度控制，在工业自动化控制中占有非常重要的地位。将模糊控制方法运用到温度控制系统中，可以克服温度控制系统中存在的严重滞后现象，同时在提高采样频率的基础上可以很大程度的提高控制效果和控制精度。 1.1 课题背景 1965年,美国著名控制论学者L.A.Zadeh发表了开创性论文,《FUZZY SETS》首次提出了一种完全不同于传统数学与控制理论的模糊集合理论。在短短的30年里,以模糊集理论为基础发展而来的模糊控制策略已经成功为将人的控制经验纳入自动控制策略之中。在现今的模糊控制领域中，经典模糊控制理论已经在很多方面取得了一大批有实际意义的成果（如90年代日本家电模糊控制产品和工业模糊控制系统）。此外经典模糊控制也得到了相应的改善，如模糊集成系统、模糊自适应系统、神经模糊控制等。 现代自动控制越来越朝着智能化发展，在很多自动控制系统中都用到了工控机，小型机、甚至是巨型机处理机等，当然这些处理机有一个很大的特点，那就是很高的运行速度，很大的存，大量的数据存储器。但随之而来的是巨额的成本。在很多的小型系统中，处理机的成本占系统成本的比例高达20%，而对于这些小型的系统来说，配置一个如此高速的处理机没有任何必要，因为这些小系统追求经济效益，而不是最在乎系统的快速性，所以用成本低廉的单片机控制小型的，而又不是很复杂，不需要大量复杂运算的系统中是非常适合的。 温度控制，在工业自动化控制中占有非常重要的地位，如在钢铁冶炼过程中要对出炉的钢铁进行热处理，才能达到性能指标，塑料的定型过程中也要保持一定的温度［2］。随着科学技术的迅猛发展，各个领域对自动控制系统控制精度、响应速度、系统稳定性与自适应能力的要求越来越高，被控对象或过程的非线性、时变性、多参数点的强烈耦
LabVIEW的模糊控制系统设计(DOC 8页)
LabVIEW的模糊控制系统设计(DOC 8页)
基于LabVIEW的模糊控制系统设计 摘要 本文以LabVIEW为开发环境进行设计模糊控制器，将设计出的模糊控制器应用到温度控制系统中，实现了在有干扰作用的情况下对烤箱温度的控制，取得较好的控制效果。 关键词：虚拟仪器模糊控制热电偶Abstract This paper is design issue is the use of LabVIEW fuzzy control, through the design of fuzzy control procedures to control the plant (oven) temperature. Finally, it comes ture control the temperature of oven even if there has disturb. Keywords: 1引言 虚拟仪器（LabVIEW），就是在以通用计算机为核心的硬件平台上，由用户设计定义虚拟面板，测控功能由软件实现的一种计算机仪器系统。虚拟仪器的实质是利用计算机显示器的显示功能来模拟传统的控制面板，以多种形式表达输出结果，利用计算机强大的软件功能实现数据的运算、分析、处理和保存，利用I／O接口设备完成信号采集、测量与控制。 模糊控制的基本思想是利用计算机来实现人的控制经验，而这些经验多是用语言表达的具有相当模糊性的控制规则。因为引入了人类的逻辑思维方式，使得模糊控制器具有一定的自适应控制能力，有很强的鲁棒性和稳定性，因而特别适用于没有精确数学模型的实际系统。 本文将模糊控制的基本思想应用到基于虚拟仪器的温度控制系统中。通过热电偶测量烤箱实际温度，与给定值比较。当测量温度与设定温度之间存在较大的偏差(e≥6℃)时，定时器产生占空比较大的脉冲序列，全力加热。当系统温度与设定温度之间偏差小于6摄氏度，采用模糊控制算法。模糊控制器根据误差和误差变化率，经过模糊推理输出脉冲序列的占空比的大小,经过固态继电器控制烤箱电源得通断,从而实现对烤箱温度的控制。 2系统组成
基于模糊控制智能洗衣机
-- １课题背景及意义 现代洗衣机是利用电能产生机械作用来洗涤衣物的清洁电器。洗衣机主要由箱体、洗涤脱水桶、传动和控制系统等组成,有的还装有加热装置。洗衣机一般专指使用水作为主要的清洗液体,有别于使用特制清洁溶液及通常由专人负责的干洗。洗衣机的出现,将人们从诸如手搓、棒打等重复而又令人疲劳的简单劳动中解放出来，提高了清洗衣物的工作效率,继而提高了人们的生活质量。随着科学技术的不断进步，人们对洗衣机的制造水平和性能指标也日益提升,基于模糊控制的智能洗衣机便是顺应时代发展的科技产物之一。 回顾洗衣机的发展史,１8５8年,一个叫汉密尔顿·史密斯的美国人在匹茨堡制成了世界上第一台洗衣机,标志着用机器洗衣的开端。次年在德国出现了一种用捣衣杵作为搅拌器的洗衣机。18７４年,“手洗时代”受到了前所未有的挑战,美国人比尔·布莱克斯发明了木制手摇洗衣机。1８80年,美国又出现了蒸气洗衣机,蒸气动力开始取代人力。蒸汽洗衣机之后,水力洗衣机、内燃机洗衣机也相继出现。1910年，美国的费希尔在芝加哥试制成功世界上第一台电动洗衣机。电动洗衣机的问世，标志着人类家务劳动自动化的开端。１９２２年,美国玛塔依格公司改造了洗衣机的洗涤结构,把拖动式改为搅拌式，使洗衣机的结构固定下来，这也就是第一台搅拌式洗衣机的诞生。1９32年,美国本德克斯航空公司宣布,他们研制成功第一台前装式滚筒洗衣机，洗涤、漂洗、脱水在同一个滚筒内完成。第一台自动洗衣机于1９３7年问世。这是一种"前置"式自动洗衣机。195５年,日本研制出独具风格、并流行至今的波轮式洗衣机。60年代的日本出现了带干桶的双桶洗衣机，人们称之为“半自动型洗衣机”。70年代,生产出波轮式套桶全自动洗衣机。70年代后期，以电脑（实际上微处理器）控制的全自动洗衣机在日本问世,开创了洗衣机发展史的新阶段。 197４年英国学者Ｅ.Ｈ.Mamdａni首次把模糊集合理论成功地应用在锅炉和蒸汽机的控制之中，在自动控制领域中首开模糊控制在实际工程上应用之先河[1］。到了80年代，以模糊控制和神经网络为代表的智能控制技术广泛地运用到洗衣机的制造过程中。90年代初，模糊家电风靡日本,给日本企业带来了巨大的商业利润，同时也推动欧美和其它国家,进一步促进了模糊技术的发展[2]。上个世纪80年代末期到90年代中期先后提出了模糊近似推理、模糊自适应控制、模糊神经元网络和模糊自适应推理系统等。给模糊技术的应用注入了新的活力， --
毕业设计：模糊控制器的仿真研究
安阳师范学院本科学生毕业论文模糊控制器的仿真研究 系（院）物理与电气工程学院 专业电气工程及其自动化 日期 2015.06.01
学生诚信承诺书 本人郑重承诺：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得安阳师范学院或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。所有合作者对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：日期： 论文使用授权说明 本人完全了解安阳师范学院有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 签名：导师签名：日期：
模糊控制器的仿真研究 王方启 （安阳师范学院物理与电气工程学院，河南安阳 455000） 摘要：本文对模糊控制系统的设计及仿真进行研究，对模糊控制及仿真技术的概念、特点、发展及应用进行了论述，简述了模糊控制的基本理论。在此基础上，详细介绍了模糊控制系统的系统组成和基本工作原理。同时，阐述了模糊控制器的结构和基本设计方法。最后，通过仿真结果进而对模糊控制系统进行改进。使用MATLAB对系统进行仿真，结果表明系统的动态性能得到了提高。 关键词: 模糊PID控制器；MATLAB；仿真 1 引言 在工程实际应用中，应用最广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、鲁棒性好，工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。但是对一些大惯性、非线性和时变的系统常规PID控制就无能为力了。由于负载扰动或环境变化，受控过程参数和模型结构均发生变化，由于受到参数整定方法烦杂的困扰，常规PID控制器参数往往整定不良、性能欠佳，对运行工况的适应性差。本文将模糊控制和PID控制结合起来，应用模糊推理的方法实现对PID参数进行在线自整定，实现PID参数的最佳调整，设计出参数模糊自整定PID控制器，并进行了Matlab/Simulink仿真。仿真结果表明，与常规PID控制系统相比，该设计获得了更优的鲁棒性和动、静态性及具有良好的自适应性。 模糊控制是以模糊集合论作为它的数学基础的。模糊控制就是利用模糊集合理论，把人的模糊控制策略转化为计算机所能接收的控制算法，进而实施控制的一种理论和技术。它能够模拟人的思维因而对一些无法构建数学模型的系统可以进行有效的描述和控制，除了用于工业，也适用于社会学、经济学、环境学、生物学及医学等各类复杂系统。模糊控制与PID控制结合构成模糊PID控制既可实现PID控制的功能又可实现模糊控制的作用，克服PID控制遇到的问题。因此研究模糊PID控制具有十分重要的现实意义。 2 常规PID控制 2.1 PID控制器概述 在过去的几十年里，PID控制器在工业控制中得到了广泛应用。在控制理论
基于MATLAB的洗衣机模糊控制设计
基于MATLAB的洗衣机模糊控制设计
基于MATLAB的洗衣机模糊控制设计 摘要：模糊洗衣机是一种智能型的洗衣机，它和传统的洗衣机相比，是一种全新的家用电器。传统的全自动化洗衣机有两种，一种是机械控制式，一种是单片机控制式。无论采用什么方式，它们都需要进行人为的洗涤程序选择，衣质和衣量选择，然后才能投入工作。在本质上讲，这种洗衣机还称不上是全自动的，最多只能称为半自动的。 用单片机控制的模糊洗衣机和传统的洗衣机有很大的区别，它能自动化识别衣质、衣量、自动识别肮脏程度、自动化决定水量、自动投入恰当的洗涤剂，从而全部自动地完成整个洗染过程。由于洗涤程序是经过模糊推理而决定的，有着极高的洗涤效能，从而不但大大提高洗衣机的全自动化程度，也大大提高了洗衣的质量。 用单片机控制的模糊洗衣机能够说是真正的全自动洗衣机。在整个控制过程中，单片机和模糊控制软件起了决定作用。 关键词：洗衣机、智能型、模糊控制、自动化
1 课题背景及意义 洗衣机自问世以来，经过一个多世纪的发展，现正呈现出全自动、多功能、大容量、高智能、省时节能的发展趋势。近年来，电子技术、控制技术、信息技术的不断完善、成熟，为上述发展趋势提供了坚强的技术保障。L·A·Zadeh教授最早提出了模糊集合理论，由此产生了模糊控制技术，其突出的优点是：不需要对被控对象建立精确的数学模型。对于复杂的、非线性的、大滞后的、时变的系统来说，建立数学模型是非常困难的。全自动滚筒洗衣干衣机的自动化、智能化控制正是一种难以建立精确数学模型的控制问题，采用模糊控制技术，能够很方便的控制洗衣干衣过程。模糊控制全自动滚筒洗衣干衣机是经过模糊推理找出最佳洗涤烘干方案，以优化洗涤烘干时间、洗净程度、烘干效果，最终达到提高效率，简化操作，节水节电省时的效果。模糊控制全自动滚筒洗衣干衣机属于创新项目，填补国内空白，达到国际先进水平。它的研制成功，必将大大推动中国乃至世界洗衣
模糊控制器设计的基本方法
第5章 模糊控制器设计的基本方法 5.1 模糊控制器的结构设计 结构设计：确定输入、输出变量的个数（几入几出）。 5.2 模糊控制规则设计 1. 语言变量词集 {}PB PM PS O NS NM NB ,,,,,, 2. 确立模糊集隶属函数（赋值表） 3. 建立模糊控制规则，几种基本语句形式： 若A 则B c R A B A E =?+? 若A 则B 否则C c R A B A C =?+? 若A 或B 且C 或D 则E ()()R A B E C D E =+?+????????? 4. 建立控制规则表 5.3 模糊化方法及解模糊化方法 模糊化方法 1. 将[]b a ,内精确量离散化为[]n n +-,内的模糊量 2. 将其区间精确量x 模糊化为一个单点集，即0)(,1)(==x x μμ 模糊推理及非模糊化方法 1. MIN-MAX ——重心法 11112222n 00R and R and R and and '? n n n A B C A B C A B C x y c →→→→= 三步曲： 取最小 1111'()()()()c A o B o C z x y z μμμμ=∧∧ 取最大 12''''()()()()n c c c c z z z z μμμμ=∨∨∨ 2. 最大隶属度法 例： 10.3 0.80.5 0.511234 5 C =+----- ＋＋＋，选3-=*u
20.30.80.40.21101234 5 C =+ ＋＋＋ ＋ ，选 5.12 21=+=*u 5.4 论域、量化因子及比例因子选择 论域：模糊变量的取值范围 基本论域：精确量的取值范围 误差量化因子：e e x n k /= 比例因子：e y k u u /= 误差变化量化因子：c c x m k /= 5.5 模糊控制算法的流程 m j n i C u B EC A E ij j i ,,2,1;,,2,1 then then if ===== 其中 i A 、 j B 、ij C 是定义在误差、误差变化和控制量论域X 、Y 、Z 上的模糊集合，则该语句所表示的模糊关系为 j i ij j i C B A R ,??= m j n i j i C B A R z y x z y x ij j i ===== ,1 ,1)()()(),,(μμμ μ 根据模糊推理合成规则可得：R B A U )(?= Y y X x B A R U y x z y x z ∈∈=)()(),,()(μμμμ 设论域{}{}{}l m n z z z Z y y y x x x X ,,,,,,,Y ,,,,212121 ===，则X ，Y ，Z 上的模糊集合分别为一个n ，m 和l 元的模糊向量，而描述控制规则的模糊关系R 为一个m n ?行l 列矩阵。 由i x 及i y 可算出ij u ，对所有X ，Y 中元素所有组合全部计算出相应的控制量变化值，可写成矩阵()ij n m u ?，制成的表即为查询表或称为模糊控制表。 * 模糊控制器设计举例（二维模糊控制器） 1. 结构设计：二维模糊控制器，即二输入一输出。 2. 模糊控制规则：共21条语句，其中第一条规则为 t h e n o r and or if :1 PB u NM NB EC NM NB E R === 3. 对模糊变量E ，EC ，u 赋值（见教材中的表）
毕业设计(开题报告)关于模糊控制
毕业设计（论文） 开题报告 题目电力系统中新型智能协调控制器的研究专业电气工程与自动化 班级电气1班 学生于伟华 指导教师徐凯 重庆交通大学 2012 年
2012届电气工程与自动化专业毕业设计论文（开题报告） 一、选题目的的理论价值和现实意义 （1）理论价值 随着电力系统规模的不断扩大，电力系统结构和运行方式越来越复杂多变，对系统的稳定性提出了更高的要求。国内外的运行经验表明，电力系统运行稳定性的破坏是事故扩大、系统瓦解的重要原因之一。而发电机励磁控制系统对同步发电机乃至整个电力系统的可靠和稳定运行都有着重要的作用。 在励磁控制系统中，控制算法是决定控制性能优劣的重要因素。PID算法由于设计简单，并且具有良好的电压控制精度，至今在工程上仍有广泛的应用。但PID算法不能有效改善系统的动态品质和提高系统的稳定水平。尤其是快速励磁方式的采用会使电力系统特性恶化，致使出现负阻尼情况，使电力系统发生低频振荡。随着现代控制理论和实践的发展，出现了基于线性最优控制理论的线性最优励磁控制器。由于考虑了电力系统多个控制目标的综合，并采用最优化设计，因而具有更好的动态性能和阻尼特性。然而线性最优控制理论也有不足之处，即当系统偏离运行点时，其不能保证良好的控制性能。 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智能控制方法，它不需要精确的数学模型，而且能够很好地应用于动态或高度非线性系统，对过程和参数的变化有较强的适应能力。 （2）现实意义 安全稳定是电力系统运行的基本条件，提高励磁系统的控制性能，对同步发电机和电力系统的安全稳定运行都有着重要意义。利用PID良好的电压调节特性，并结合星型最优励磁控制器良好的懂爱和阻尼特性，简历了PID+LOEC模糊协调励磁控制器。根据系统状态的变化，模糊控制器可以通过加权系数协调控制PID和LOEC的输出，从而提高对系统状态变化的自适应能力。通过在simulink中建立系统仿真模型，把基于模糊控制器的PID+LOEC协调控制分别和PID、LOEC做了比较，结果显示，基于模糊控制的协调控制策略，具有更好的动、静态特性。 从smith预估器、大林算法等，到现代控制理论出现了不少克服大滞后系统的控制方案。它们都在一定条件下，一定程度地解决了纯滞后对象地控制问题，但也存在许多缺陷：（1）过于依赖对象的数学模型；（2）计算机算法条件难以实现；（3）实际环境影响的强干扰。因此，常规控制方法很难对复杂的纯滞后工业过程进行有效控制[7]。
洗衣机模糊控制matlab仿真
洗衣机模糊控制仿真 1.模糊控制背景 美国教授查徳（L.A.Zandeh）在1965年首先提出模糊集合的概念，由此打开了模糊数学及其应用的大门。 1974年英国教授马丹尼（E.H.Mamdani）首先将模糊集合理论应用于加热器的控制，创造了模糊控制的基本框架。 1980年，Sugeno开创了日本的首次模糊应用——控制一家富士电子水净化厂。1983年他又开始研究模糊机器人。 随着模糊控制技术的不断发展，模糊控制逐渐被应用到日用家电产品的控制，例如电饭锅﹑照相机﹑吸尘器﹑洗衣机等。 2.仿真目的 本次仿真的主要目的是设计一个比较合理的洗衣机模糊控制器，它能够根据被洗涤衣物的污泥多少和油脂多少，综合得到洗涤时间，从而达到最佳的洗涤效果。 3.仿真方法 本次仿真借助matlab中集成的模糊控制工具箱，使用图形界面进行模糊控制器的设计。最后随意给定几组输入，得到输出并作出简单分析。4.模糊控制器的设计 4.1模糊控制器理论设计方法 ①选择合适的模糊控制器类型； ②确定输入输出变量的实际论域； ③确定e,e?,u ?的模糊集个数及各模糊集的隶属度函数； ④输出隶属度函数选为单点，可使解模糊简单； ⑤设计模糊控制规则集； ⑥选择模糊推理方法； ⑦解模糊方法。
4.2实际设计过程 ①模糊控制器类型：选用两输入单输出模糊控制器，控制器输入为衣物的污泥和油脂，输出为洗涤时间。 ②确定输入输出变量的实际论域：输入为Mud(污泥)和Grease （油脂），设置Range=[0 100]（输入变化范围为[0,100]）；输出为Time(洗涤时间)，Range=[0 60]（输出变化范围为[0,60]）。 对应matlab 中模糊控制模块： ③确定模糊集个数及各模糊集的隶属度函数：将污泥分为3个模糊集：SD （污泥少）MD （污泥中）LD(污泥多)；將油脂分为三个模糊集：NG （油脂少）MG （油脂中）LG （油脂多）；将洗涤时间非为5个模糊集：VS （很短）S （短）M （中等）L （长）VL （很长）。 输入﹑输出隶属度函数都定为三角形隶属函数。结合④输出隶属度函数选为单点，可使解模糊简单；定义污泥隶属函数如下 50)50()(x x SD -=μ 0≤x ≤50 50 x 0≤x ≤50 =Mad μ =)(x MD μ 50 ) 100(x - 50＜x ≤100 50)50()(-=x x LD μ 50＜x ≤100 对应matlab 中隶属度函数仿真图如下：
基于MATLAB的模糊控制系统设计
实验一基于MATLAB的模糊控制系统设计 1.1实验内容 （1）基于MATLAB图形模糊推理系统设计，小费模糊推理系统； （2）飞机下降速度模糊推理系统设计； （3）水箱液位模糊控制系统设计及仿真运行。 1.2实验步骤 1小费模糊推理系统设计 （1）在MATLAB的命令窗口输入fuzzy命令，打开模糊逻辑工具箱的图形用户界面窗口，新建一个Madmdani模糊推理系统。 （2）增加一个输入变量，将输入变量命名为service、food，输出变量为tip，这样建立了一个两输入单输出模糊推理系统框架。 （3）设计模糊化模块：双击变量图标打开Membership Fgunction Editor 窗口，分别将两个输入变量的论域均设为[0,10],输出论域为[0,30]。 通过增加隶属度函数来进行模糊空间划分。 输入变量service划分为三个模糊集：poor、good和excellent，隶属度函数均为高斯函数，参数分别为[1.5 0]、[1,5 5]和[1.5 10]； 输入变量food划分为两个模糊集：rancid和delicious，隶属度函数均为梯形函数，参数分别为[0 0 1 3]和[7 9 10 10]； 输出变量tip划分为三个模糊集：cheap、average和generous，隶属度函数均为三角形函数，参数分别为[0 5 10]、[10 15 20]和[20 25 30]。
（4）设置模糊规则：打开Rule Editor窗口，通过选择添加三条模糊规则： ①if (service is poor) or (food is rancid) then (tip is cheap) ②if (service is good) then (tip is average) ③if (service is excellent) or (food is delicious) then (tip is generous) 三条规则的权重均为 1.
毕业设计--洗衣机模糊控制系统设计论文
摘要 将模糊理论应用于洗衣机上是实现家电产品更新换代的重要手段，本文介绍了一种具有自学习功能的模糊智能洗衣机的设计方案，它是以单片机MC6805R3为核心，通过传感器对布量，布质，水温，浑浊度的检测，将得到的数据发送给单片机MC6805R3以实现洗衣机的智能控制，提高洗衣质量。文中还介绍了系统的软硬件组成并较详细介绍了采用动态监视的方法实现洗衣机自学习的功能。 关键词：模糊控制自学习洗衣机传感器
ABSTRACT Will blur the theory to apply will be realizes the electrical appliances product renewal important method on the washer, this article introduced one kind had from the study function fuzzy intelligent washer design proposal, it was take monolithic integrated circuit MC6805R3 as the core, through the sensor to the cloth quantity, the cloth nature, the water temperature, the opacity examination, the data transmission which obtained by realizes the washer intelligent control for monolithic integrated circuit MC6805R3, enhanced washes clothes the quality. In the article also introduced the system software and hardware composition and in detail introduced uses the dynamic surveillance the method realization washer from the study function. KEYWORDS： Fuzzy control From studies the washer Sensor
洗衣机模糊控制建模
智能控制课程作业 模糊控制理论实验报告 题目洗衣机系统模糊控制建模与仿真 班级 姓名 学号
2014年3月13日 一.实验目的 通过设计洗衣机洗涤时间的模糊控制系统，理解模糊控制的基本原理。掌握模糊控制系统MATLAB建模与仿真的方法。 二.实验原理 洗衣机洗涤时间的模糊控制是一个开环模糊决策过程，其基本原理框图如图 1-1所示。它的核心部分是模糊控制器，模糊控制器的控制律由计算机程序来实现。 图1-1系统原理框图 系统选用两输入单输出的模糊控制器。控制器的输入为衣物的污泥量x和油脂量y,输出为洗涤时间z。 将污泥分为3个模糊集：SD （污泥少）,MD （污泥中）,LD （污泥多）；将油脂分为3个模糊集：NG （油脂少），MG （油脂中），LG （油脂多）；将洗涤时间分为5个模糊集：VS（很短），S （短），M （中等），L （长），VL很长。 首先，定义输入x，y变量，输出z变量的隶属函数。根据“污泥越多，油脂越多，洗涤时间越长”；“污泥适中，油脂适中，洗涤时间适中”；“污泥越少，油脂越少，洗涤时间越短”的规律建立洗衣机模糊规则表。然后，根据模糊规则进行模糊推理并得到洗涤时间的模糊集合。最终，利用重心法对模糊系统反模糊化，将洗涤时间的推理结果转化成精确值z输出。 三.实验内容 利用MATLAB软件实现上述洗衣机系统模糊控制的建模与仿真。 1. 建立x,y,z的隶属函数 洗衣机系统变量x,y,z的隶属函数分段表达式，如式1-1所示。
在MATLAB 中，定义本系统为一个 Mamdani （普通）型模糊控制系统，命 名为a 。根据式1-1，分段建立系统a 的x,y,z 变量隶属函数，如图1-2所示际 (X )=(50—x y 50 0兰x 兰50 lx /50 0兰x 兰50 D (X 鬥(100—x j/50 50 ex 兰100 % (x )=(x _50)/50 50 ex 兰100 ?NG (y 尸f 50 - y )/50 0兰y 兰50 fy/50 0兰y 兰50 2 ^M G "尸((100 —y )/50 50 cy 兰100 比G (y )=(y -50 y50 50 c y 兰100 》 s (z )=(10—z )/10 0兰z 兰10 fz/10 0 Ez 兰10 比㈠尸 j (25_z )/15 10cz 兰25 ff z —10 M15 10兰z 兰25 =? ?M (Z }= i 、「 J40—z )/15 25 本科生毕业论文(设计) 调研报告 题目：基于模糊控制算法的 温度控制系统的设计学生姓名： 学号： 专业班级： 指导教师： 完成时间：年月日 基于模糊控制算法的温度控制系统的设计 一、主要目标任务： 综合运用所学知识，如《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《自动控制原理》、《微机原理》、《单片机原理与应用》，设计一个基于模糊控制算法的温度控制系统。 1）对以前所学知识进行系统的复习，全面的综合并将其联贯。 2）学会了独立的分析和解决问题和进行相关社会调查的能力 3）学会了查阅文献的方法和培养查阅文献的良好习惯。 4）提高专业相关外文的阅读、翻译能力。提高专业英语水平。 5）提高编写程序的水平，优化软件结构。提高电脑绘图水平。 二、技术性能指标： 1）温度控制在0~100度（水温），误差为±0.5。C。 2）恒温控制。 3）LED实时显示系统温度。并通过键盘输入给定温度 三、简要工作原理 以AT89C51单片机为模糊控制器，结合温度传感变送器，A/D转换器、LED显示器、静态电子开关等，设计出一个基于模糊控制算法的温度控制系统。 在系统中，温度传感变送器获得温度的感应电压，转变成1~5V的标准电压信号，再由A/D转换器转换成数字信号进入单片机内部。单片机将给定电压的A/D转换结果与测量电压的结果相比较，得出偏差量。然后跟据模糊控制算法得出控制量。在执行器中由开关频率较高的静态电子开关完成，采用模拟的PWM控制方法，改变同一个周期中电子开关的闭合时间。 从而调节加热开关的导通时间，以达到控制效果的目的。 四、课题文献综述 1、《动力锅炉燃烧系统的模糊控制策略》 1）作者：刘向杰、柴天佑、刘红波 2）摘要：基于模糊控制策略给出了锅炉系统新的控制方法。工业锅炉的主要动态包括非线性、非最小相位特征、不稳定性、时滞和负荷干扰，采 用传统控制方法难以实施有效的控制。运用GPE（Gausian partition with evenly spaced midpoints）模糊控制系统对锅炉对象的主汽压进行研究和 实时控制，模糊控制器能够克服许多干扰因素，产生良好的控制效果， 最后给出了模糊控制同传统方法的比较结果。 3）模糊控制器的应用 本文的线性推理规则表示：IF error is Ej and rate is Rj THEN output is U(i+j)。Ei代表着一个误差模糊，Rj代表一个误差变化率模糊集，U(i+j)代表着一个输出量模糊集。 4）实施结果 上述控制策略用于现场实际对象，尽管现场运行存在很大的干扰，主 基于MATLAB的模糊控制洗衣机的设计与 仿真 卫瑶瑶,王胜红 （南京农业大学工学院，210031） 摘要：根据模糊控制的原理对传统洗衣机进行改造，设计了模糊控制系统。通过MA TLAB仿真，采用取最大隶属度法得到清晰化结果，所得结果与理论计算结果一致。 关键词：模糊控制；洗衣机；MA TLAB Design and Simulation of Fuzzy Control System of Washing Machine Based on MATLAB Wei yaoyao, Wang Shenghong (College of Engineering，Nanjing Agricultural University，210031) Abstract: This paper designed a fuzzy control system for washing machine based on the theory of fuzzy control. This paper conducted the simulation of MATLAB, and took maximum membership degree method to get the results of clarity. Finally, it’s proved that the simulation results is the same with theory calculation. Keywords: fuzzy control; washing machine; MATLAB 自动控制从最早的开环控制起步，然后是反馈控制、最优控制、随机控制，再到自适应控制、自学习控制、自组织控制，一直发展到自动控制的最新阶段——智能控制。智能控制的几个重要分支有：专家系统、模糊控制、神经网络控制等。作为人类思维外壳的自然语言，本身就带有模糊性，这是计算机所不能理解的。模糊控制是以模糊集合理论和模糊逻辑推理为基础，把专家用自然语言表述的知识和控制经验，通过模糊理论转换成数学函数，再用计算机进行处理。传统控制方法对一个系统进行控制时，首先要建立控制系统的数学模型，即描述系统内部物理量（或变量）之间关系的数学表达式，必须得知道系统模型的结构、阶次、参数等。然而在工程实践中人们发现，有些复杂的控制系统，虽然不能建立起数学模型，无法用传统控制方法进行控制，但是凭借丰富的实际操作经验，技术工人却能够通过相应操作得到满意的控制效果【1】。 模糊控制之所以被人们广泛接受，是因为其有以下优点：（1）模糊控制器的设计不依赖于被控对象的精确数学模型；（2）模糊控制易于被操作人员接受；（3）便于用计算机软件实现；（4）鲁棒性和适应性好。 1 洗衣机模糊控制系统的原理 传统洗衣机从控制角度看，实际上是一台按事先设定好的参数进行顺序控制的机器，它不能根据情况和条件的变化来改变参数。而模糊逻辑控制的智能洗衣机，它能够完成除开启电源、放取衣物之外的全部功能，智能洗衣机的核心是单片机控制板，它具有检测和控制基于模糊控制算法的温度控制系统的设计(DOC)
基于MATLAB的模糊控制洗衣机的设与仿真(谷风软件)