智能控制课程设计—洗衣机模糊控制器设计要素.ppt

4.6 Simulink 仿真 通过观察上面几幅图，我们可以看出基本符合我们的设计，但是在某些特定区间会出现较大的误差，说明我们选取的隶属度函数定义的区间太少，精度比较低，所以我们要增大区间的个数，提高精度。 为了能够更好地体现这一点，对于衣物量我们进行控制器的设计，衣物量的多少可以通过水位的高低表现，因此通过水位的变化可以得到衣物量的多少从而控制阀门的开度。 我们选择输入水位（e）和水位的变化率(ec)，输出为阀门开度（u）。可以通过e和ec来设置7*7=49条规则，控制器的输入变量e的区间为[-3 3],ec的区间也是[-3 3],u的区间为[-4 4]。所有的模糊集都设为七个：NB、NM、NS、Z0、PS、PM、PB，根据前面的方法可以得到如下的规则表。 下面是49条规则的表格 ec u e ? ? NB ? ? NM ? ? NS ? ? Z0 ? ? PS ? ? PM ? ? PB NB NB NB NM NM NS Z0 Z0 NM NB NB NM NS NS Z0 Z0 NS NB NM NS NS Z0 PS PS Z0 NM NM NS Z0 PS PM PM PS NM NS Z0 PS PS PM PB PM Z0 Z0 PS PS PM PB PB PB Z0 Z0 PS PM PM PB PB 表4-1 49条规则表 构建好的模糊控制系统如图4-8 图4-8 构建好的模糊控制系统 如图4-9，我们搭建Simulink仿真图，被控对象选择了一阶模型，因为： a.控制对象为一阶系统，目的是为了简单，调通后可以修改控制对象，控制参数体会各个量对控制效果的影响。 ?b.一阶系统可以直接施加输入，控制对象，上升时间会很大。为了使控制效果满足需要，这里使用模糊控制来代替PID控制器进行比较。 因此被控对象为一阶模型，传递函数为 Simulink的搭建框图如图4-9 图4-9 Simulink仿真框图 仿真结果图像如下图4-10 图4-10 仿真结果图 4.8 总结 通过Matlab仿真，系统在给定输入的情况下，常规PID控制与模糊控制两者的控制效果可以由表4-2看出，后者的超调明显减少,有40%缩减到15%，而且达到稳定的时间有40s缩短到20s，跟踪性能良好，说明我们的设计还是基本符合要求的。 超调量 调节时间 常规PID控制 40% 40s 模糊控制 15% 20s 表4-2 两种控制算法控制指标对比 洗衣机模糊控制器设计 小组成员： 一. 产生的背景 二. 模糊洗衣机的结构与检测 四. MATLAB仿真 三. 模糊控制器的设计 一.产生的背景 1、普通的洗衣机虽然省力、省时，但是对于不同的衣物，放多少洗衣粉和多少水？一般人们是按照经验来确定的。至于洗的干净与否，是等到洗衣结束确定的。 2、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。 3、基于上述不便，模糊控制洗衣机是在神经网络智能控制下，模仿人的思维进行判断操作的一种新型的智能洗衣机，普通微电脑洗衣机采用的是量化的固定程序，一经设定，便不能更改；而模糊控制洗衣机可以在一定程度上随时变化，因而具有人工智能。 图1-1 模糊控制洗衣机应用实物 衣物的质料一般分为棉质和化纤的，棉质的更难洗；在这些因素中影响最大的还是水温，在一定范围内，水温越高洗涤效果越好。图2-1是水温和洗净力之间的曲线，水温不能太高，否则高温会把衣物上的蛋白质凝固，从而影响洗涤效果。 图1-2 水温和洗净力之间的曲线 二.模糊洗衣机的结构与检测 2.1 结构 图2-1是模糊控制洗衣机的结构，它是由洗涤缸、电动机、搅拌轮、给水阀、排水阀和各种传感器组成。 对洗衣机进行控制，首先要用各种传感器不断检测相关的状态，以作为控制依据，下面介绍在模糊控制洗衣机中所用参数的检测原理和技术，在检测中要用到负载传感器、水位传感器、水温传感器和光电传感器等。 图2-1 模糊控制洗衣机的结构 2.2 检测 （1）负载检测 它主要用来检测所洗衣物的质量，从而决定水位以及洗涤时间等。可以用不同的方法实现。最容易想到的方法是用静态的压力传感器来直接测量，但从成本和结构来讲，并不适用。这里用一种动态间接测量方法，即通过检测电动机的负载来实现。电动机的负载可以用正常运转时的驱动电流来计算，也可用电动机断电后的反电动势的大小及波形来计算。 下面以计量断电后反电动势为例当洗衣机内衣物少时，搅拌轮停止的慢；而当衣