模糊控制论文.doc

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。由于洗涤程序是通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可以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，可以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。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，必将大大推动我国乃至世界洗衣机行业的发展。?模糊控制是以模糊集理论、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，它是从行为上模仿人的模糊推理和决策过程的一种智能控制方法。该方法首先将操作人员或专家经验编成模糊规则，然后将来自传感器的实时信号模糊化，将模糊化后的信号作为模糊规则的输入，完成模糊推理，将推理后得到的输出量加到执行器上。 2 模糊控制洗衣机的研究现状 2.1 国外洗衣机的研究现状 80年代以来，家用洗衣机得到了迅速的发展，世界洗衣机总产量已经约为3000万台/年，日本年产约为465万台，美国的年产量约为625万台。在这些发达国家洗衣机的普及率已经非常高，在当时日本的普及率约为99%，美国也达到了72%，西德89%，法国75%。国外的洗衣机，美国的一般采用搅拌式，欧洲一般用滚筒式，而日本一般采用波轮式，除此之外，其他国家还有一些喷流式、震动式。早在1965年模糊数学的奠基人美国的理·查德教授首先提出了模糊集合的概念，经过近三十年的发展，模糊数学以其强大的生命力，经历了创建，完善，到逐步应用的历程。同时借助于数理统计、逻辑运算及电子计算机的综合能力，已将模糊化推进到使用阶段，于是基于模糊数学基础理论及计算机控制产生了高新科技产品电脑模糊化控制洗衣机。它的出现，为洗衣机的发展开创了一个崭新的时代。 图1-1 模糊洗衣机的模糊推理 分析洗衣机的运行过程可以看出，其主要被控参量是洗涤时间和水流强度(即电机转速)，影响这一输出参量的主要因素是被洗衣物的脏污程度和脏污性质，这两个量可以用水的泥性肮脏度和油性肮脏度来表示(即浑浊性质)，在洗涤过程中，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：输入和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。应用模糊控制技术就能容易解决这个问题。本文将重点阐述由泥性肮脏度和油性肮脏度确定洗涤时间的模糊控制过程。 模糊控制器 4.1 模糊控制理论和技术基础 模糊控制是以模糊集理论、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，它是从行为上模仿人的模糊推理和决策过程的一种智能控制方法。该方法首先将操作人员或专家经验编成模糊规则，然后将来自传感器的实时信号模糊化，将模糊化后的信号作为模糊规则的输入，完成模糊推理，将推理后得到的输出量加到执行器上。模糊控制原理图如图2-1所示： 图2-1 模糊控制原理框图 定义输入输出量的模糊分布 因为本文重点阐述由泥性肮脏度和油性肮脏度确定洗涤时间的模糊控制过程，所以定义了以下三个语言变量： 1、泥性肮脏度：SD（污泥少）、MD（污泥中）、LD（污泥多）。隶属函数如下所示（为了简单起见，所有的模糊子集都选取三角形隶属度函数）： 2、油性肮脏度：NG（油污少）、MG（油污中）、LG（油污多），隶属函