最优控制与智能控制洗衣机模糊控制

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1、1课题研究的背景及意义自1897年，美国人比尔.布莱克斯发明的木质手摇洗衣机结束了“手洗时代”，洗衣机的发展至今已经历了一百多年。虽然布莱克斯的洗衣机构造极为简单，是在木桶里装上六块叶片，用手柄和齿轮转动，使衣服在筒内翻转，从而达到“净衣的FI的，但这套装置的问世，让那些为提高生活效率而苦想的人士大受启发，洗衣机的改进过程从此开始大大加快。1880年，美国又出现了蒸汽机洗衣机，蒸汽动力开始取代人力。之后，水力洗衣机，内燃机洗衣机也相继出现。到1991年，美国试制成功世界上第一台电动洗衣机，标志着人类家务劳动自

2、动化的开端。随着电动洗衣机的几经完善,在1922年迎来一种崭新的洗衣机搅拌式。10年以后，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简洗衣机，洗涤，漂洗，脱水在一个滚简内完成。这意味着电动洗衣机的形式跃上一个新台阶，朝自动化又前进了一大步。随着工业化的加速，世界各国也加快了洗衣机的研制步伐，首先由英国研制并推出了一种喷流式洗衣机，1955年，在引进英国喷流式洗衣机的基础上，日本研制出独具风格，并流行至今的波轮式洗衣机。至此，波轮式，滚筒式，搅拌式在洗衣机生产领域三分天下的局面初步形成。20世纪60年

3、代，洗衣机在一些发达国家的消费市场开始形成系列，家庭普及率迅速上升。此间，洗衣机在日本的发展备受瞩0。60年代的日本出现了带甩干桶的双桶洗衣机，人们称之为“半自动型洗衣机”。70年代，生产出波轮式套简全自动洗衣机，70年代后期,微电脑控制的全自动洗衣机横空出世，让人耳0—新。到80年代，“模糊控制”的应用使得洗衣机操作更简便功能更完备，洗衣程序更随人意，外形造型更为时尚。同时，洗衣机也成为了开发最早的模糊家电产品。由于模糊控制器是一种专家控制系统，它的优点是不需根据机理与分析建立被控对象的数学模型，这对建立数

4、学模型很困难的洗衣控制系统是一种大大的进步。模糊控制系统依赖于行为规则库，由于用自然语言表达的规则更接近于人的思维方法和推理习惯，使人们在改进洗衣机时得到了更有效的控制规律［1］。90年代初，模糊洗衣机风靡日本，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的洗衣机业发展，进一步促进了模糊技术在洗衣机控制方面的发展。円本松下、円立、三洋、东芝、夏普等电器公司竞相占领了这个市场，先后推出了多种智能的模糊洗衣机，自此模糊控制开始大量应用于洗衣机生产。火多模糊洗衣机在其他相同的情况下，都可以比普通洗衣机提

5、高洗浄度20%,几乎可以达到一个有洗衣经验的主妇的水平［2］,这也是模糊控制得到消费领域认可的原因。传统洗衣机依赖于人们对被洗涤衣物的多少、衣料、以及衣物的脏污程度的判断，并根据判断来确定洗涤衣物的时间和方式。如果洗衣机操作人员的经验不足，不能掌握其正确的操作方法，就可能造成一些资源的浪费或达不到洗涤干净的目的。随着人民生活水平的提高，人们希望可以省去一些人工操作，即只需把衣物放进洗衣机，按下启动开关，剩下的工作就交给洗衣机去完成。而应用模糊控制的全自动洗衣机恰好满足了人们的这一需要，即能够完成除开启电源、放

6、取衣物之外的全部功能，模糊控制器利用人工操作的经验，通过合成关系，把输入的模糊量与关系矩阵合成，推理得出控制量，从而保证了高质量的洗涤效果，而且实现起来简单可靠、控制过程与人的思维方式一致，正好满足了洗衣机实现全自动功能的需要。这正是基于模糊控制的全自动洗衣机的理论意义与现实意义所在［3］。2模糊控制洗衣机的研究现状2.1国内模糊控制洗衣机的研究现状1983年洗衣机产量由1978年的400台飙升到365万台。此后国内掀起了大规模的技术引进热潮,大约有40多个厂家先后从洗衣机技术先进国引进技术60多项。技术的引

7、进，吸收和创新，极大的提升了国产洗衣机的产业素质与生产能力，缩短了同发达国家之间的差距。我国在模糊理论领域的研究处于世界先进水平，先后出版了几十本有关模糊领域的著作。但在工程技术应用方面较为薄弱，已经提出了连续监控系统设计方法和便于工程应用的模糊集成控制方法。上世纪90年代后期开始出现了模糊洗衣机控制。金羚电器有限公司是一家具有30多年专业生产洗衣机等家用电器的大型家电企业、江门市明星企业。二十世纪初，国内为进一步提高我国家电产品的技术水平和国际市场竞争力，在世界高科技领域占有一席之地，国家投入6个亿搞模糊技

8、术幵发。金羚电器以雄厚的科研实力，独家承担了“模糊控制技术在洗衣机上应用”这一重大科研课题，金羚也因此获得了“智能洗衣机专家”的美誉。在不到一年的时间里，金羚依赖自己的人才和技术于94年10月成功研制出我国第一台自行开发的模糊控制全自动洗衣机，其“自学习”功能填补了国内空白，并入选《屮华之最》荣誉大典。随后，金羚再接再厉，又研制成功堪称民族工业精华的第二代模糊机。并于1997年1月18日通过了国家经