智能化家电原理与技术补充讲义

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1、智能化家电原理与技术补充讲义（仅供校内补充教学使用）上海第二工业大学电子与电气工程学院2014年5月模糊控制基础一、模糊控制技术在家用电器中的应用1965年，模糊数学的奠基人美国加州大学的L.A.Zadeh教授创立了模糊逻辑理论，从此模糊逻辑理论得到迅速发展。1974年，Zadeh对模糊逻辑推理又进行了研究。同年，英国学者Mamdani首次用模糊逻辑和模糊推理实现了对蒸汽机发动机的自动控制，取得了良好的控制效果，这标志着模糊控制的诞生。1980年，日本熊本大学的山川烈试制成功了世界上第一块模糊控制集成电路。1985年，美国的AT&T贝尔研究所

2、研制出了能执行模糊推理的集成电路。1989年，美国北卡罗莱纳州微电子中心和德州仪器公司生产出58万FIPS的模糊集成电路。美国的TIL公司也推出FCll0模糊推理集成电路。从此以IC为核心的模糊推理加速插件也试制成功，并应用于IBM微机系统。1991年，美国的Neuralogix公司把多种模糊IC投放市场，尤其是单片机NLX230模糊控制器的应用，标志着模糊单片机已进入实用阶段。虽然早在1965年L．A．Zadeh就创立了模糊理论，但这种新理论起初在西方国家并未得到普遍承认和研究开发。甚至在一开始就遭到各学科领域的权威人士的抵制和抨击。正当西

3、方国家科技界对模糊理论进行指责和讨伐时，东方国家科技界却在默默地进行着模糊理论应用的研究。20世纪80年代的日本，投人大量资金对模糊理论进行研究，在模糊理论和应用研究方面取得了许多成果。日本的各大家用电器公司也已开始了模糊家用电器的研究开发。佳能公司把模糊逻辑应用于照相机的自动聚焦；索尼公司把模糊逻辑应用于摄象机、电视机等家用电器；三洋、日立、松下等公司则进行模糊电饭锅、模糊洗衣机、模糊空调器筹家用电器的研究。20世纪80年代末期，模糊家用电器产品投放日本市场，并在20世纪90年代初期进入中国及东南亚等亚洲市场。日本有关模糊技术的产品，其年产

4、值高达几十亿元。日本的企业家给模糊集合理论的创始人L．A．Zadehl5万美元的本田奖。20世纪70年代末期到80年代初期，中国学者开始进行模糊理论的研究。北京师范大学的学者们致力于模糊控制理论及其应用的研究，并在模糊推理机、模糊理论在地膜生产中的应用、中医诊断型专家系统及开发工业等方面取得了一批成果。广东工学院(现广东工业大学》的学者们研制出模糊电饭煲。但这个时期的中国家用电器工业正处于设备和技术的引进高潮，故此成果直至90年代初才被广东的一家电器股份有限公司转化为产品。中国模糊家用电器产品产业化的历史也从此开始。此后，随着日产模糊家用电器

5、登陆中国市场，以及模糊控制学术活动的推动作用，中国名牌家用电器生产厂家都开始了模糊控制产品的研究生产。可以说，当今中国在模糊数学和模糊控制理论的研究方面已处于世界领先地位。但还存在着如何将研究成果迅速转化为产品投放市场的问题。进入21世纪，许多生产厂与科研、高校筹部门共同开发模糊控制家用电器，使得模糊家用电器的研制开发进展神速。到目前为止，中国模糊家用电器产品包括彩电、空调器、电冰箱、洗衣机、吸尘器、电饭锅、消毒柜、微波炉等投放市场。是具有明显社会效益和经济效益、深受广大消费者青睐的新型产品。二、模糊控制的规则与模糊量对于一个用电风扇进行温度

6、调节的系统，很容易采用入下控制意念：如果环境温度高，则电风扇转速调到最快；如果环境温度较高，则电风扇转速调到快速；如果环境温度稍高，则电风扇转速调到中速；如果环境温度微高，则电风扇转速调到低速；如果环境温度合适，则电风扇转速停止转动；这一系列意念就是模糊控制的规则，只不过是用模糊控制语句来表达而已。这些模糊控制语句可以用条件语句的形式化表示。假设用t表示环境温度，分别用SU表示合适、UH表示微高、SH表示稍高、MH表示合适较高、BH表示高；而用v表示电风扇的转速，用ST、LO、MI、FA、VF分别表示停止、低速、中速、较快速、快速，则可以用i

7、f…..then格式表示如下：ift=BHthenv=VFift=MHthenv=FAift=SHthenv=MIift=UHthenv=LOift=SUthenv=ST在上述语句里面，环境温度用t所取的合适（SU）、微高（UH）、稍高（SH）、较高（MH）、高（BH）是人对环境的模糊检测的结果，所以都是模糊量；电风扇的转速v所取的停止（ST）、低速（LO）、中速（MI）、较快（FA）、快速（VF）是人对电风扇转动所给出的模糊命令，也就是模糊量。1、模糊控制规则的格式有两种最主要的形式模糊控制规则采用的是形式逻辑中的条件语句的格式，它和形式逻

8、辑不同的是：条件语句的前后件都是模糊量，即这种条件语句是模糊条件语句。在模糊控制中，模糊控制规则的格式有两种最主要的形式：（A∧B→C）结构和（A∧B→C＝f（a，