模糊控制洗衣机的设计

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1、南华大学电气工程学院毕业设计论文引言传统的全自动洗衣机有两种:一种是机械控制式,一种是程序控制式。在严格意义上这两种洗衣机不能称作全自动。因为它们都需要人进行衣质、衣量判断,并确定洗衣时间。传统洗衣机由于功能的需要和和技术的局限,控制键越来越多,而洗衣的人一般是家庭妇女、老人、保姆等,这些人的文化程度相对来说比较低,很难掌握正确用法,造成功能上的浪费。不但中国如此,据美国消费者协会调查表明:“在家用电器中,一般的美国人常用的功能键只有20%～30%,有80%的家庭妇女不能掌握其全部用法。”所以控制简单而且功能完善的家用电器就越来越受欢迎。随着模糊控制技术应用的广泛开展,

2、人类的这种愿望就有了实现的机会。模糊控制在电器上的应用在世界范围内得到普遍重视。故此本课题的主要任务是以洗衣机为被控对象，设计一套应用与洗衣机的采用模糊控制理论的变频交流调速系统，目的是只用一个键完成洗衣的所有功能。模糊控制全自动洗衣机主要由单片机最小系统、检测电路、驱动电路、控制面板和电源电路等五部分组成。单片机最小系统主要以模糊控制核心,完成对检测电路、驱动电路、键盘及显示器阵列的控制;检测电路应用多种形式的传感器,实现了对电源电压检测、温度检测、水位检测、布量检测、浑浊度检测等;驱动电路由单片机的并行口输出经放大后的信号,控制洗衣机电机的速度和方向、水的温度以及进

3、水阀、排水阀的通断;操作面板上设置了键盘、数码管、发光二极管,用以反映洗衣过程的定时状态及手洗涤程序第45页共45页南华大学电气工程学院毕业设计论文1模糊控制现状1.1模糊逻辑的形成在一般人的印象中，经典数学应该是精确的，严格的说不应该是模糊的。但模糊现象又的确客观存在于人类思维、社会现象和自然现象中，为了描述这类现象而产生的模糊数学。在此，“模糊”这个词并不是贬义词，而是客观事物的准确反映。而且，随着科学技术的发展和互相渗透，过去有些与数学无关或关系不大的学科，如生物学、心理学、医学、语言学等，都迫切要求数学化和定量化，而这些学科又包含了大量模糊概念，不能或不便应用经

4、典数学描述。所以只能改变数学本身，使其适应于更广泛的学科。模糊数学诞生于1965年，它的创始人是美国加利福尼亚大学的自动控制专家扎德（L.A.Zadeh），在他的第一篇论文《模糊集合》（FuzzySets）中，首先引入了隶属函数（Membershipfunction）的概念。隶属函数的取值范围是闭区间[0，1]中的任何实数，从而打破了经典数学的“非对则错”、“非0则1”的局限性，用[0，1]间的数来描述中间过度状态。隶属函数等于0或1只是一种极端情况，或者说，确定性只是模糊性的特殊情况。扎德建立了模糊集合论的基础，首次运用数学的方法来描述模糊现象，这无疑是意见具有开创意

5、义的工作。具体的说，模糊逻辑是建立在模糊集合基础上的。传统集合对集合中的对象关系进行严格划分，一个对象要么是完全属于这个集合，要么就完全不属于这个集合，不存在介于两者之间的情况。模糊数学是研究和处理模糊现象的，所研究的事物概念本身是模糊的，既一个对象是否符合这个概念难以确定，这种由于概念的外延模糊而造成的不确定性称为模糊性（Fuzziness）。在[0，1]上取值的隶属函数就描述了这种模糊性。1.2模糊控制工程的产生和发展第45页共45页南华大学电气工程学院毕业设计论文在控制系统传统设计中，都需要了解被控制对象的数学模型。但是，对于一些生产过程，要获得既有足够的精确性，

6、又便于系统分析的熟悉模型是相当困难的。这就使现代控制理论的应用受到了限制。然而，一个熟练的操作人员却能够对系统中的各种参量，如温度、压力，以致颜色、气味等，作出响应和判断，最终获得良好的人工控制效果。这种控制并不依赖于数学模型，仅依赖于人的经验积累、感觉和逻辑判断。由此得到启发，将头脑中的经验加以总结，把凭经验所采取的相应措施总结成一条条控制规则，进而构筑一个控制器去代替人对复杂的生产过程进行控制，这种控制就是模糊控制。传统的自动控制，包括经典理论和现代控制理论中有一个共同特点，既控制器的综合设计都要建立被控制对象准确的数学模型的基础上，但是在实际工业生产中，很多系统的

7、影响因素很多，十分复杂，建立精确的数学模型特别困难，甚至是不可能的。这种情况下，模糊控制的诞生就显得意义重大。因为模糊控制不用建立数学模型，根据实际系统的输入输出结果数据，参考操作人员的运行经验，就可对系统进行实时控制。模糊控制实际上是一种非线形控制，从属于智能控制范畴。模糊控制获得巨大成功的主要原因在于它具有如下一些突出特点：模糊控制是一种基于规则的控制，它直接采用语言控制规则，其依据是现场操作人员的控制经验或相关专家的知识，在设计中不需要建立被控制对象的精确数学模型，因而使得控制机理和策略易于接受和理解，设计简单，便于应用。由工业过程