4041.4.5kg模糊控制洗衣機(jī)——_軟件設(shè)計(jì)

1、引言 自從1974年英國(guó)的E. II. Matndani首先將模糊數(shù)學(xué)理論成功地應(yīng)用于鍋爐和蒸汽機(jī)的控制以來(lái).模糊控制(Fuzzy Control)無(wú)論在理論上還是實(shí)踐上都有了較大的發(fā)展.人們用能模仿人的摸糊概念和控制策略的模糊控制器，對(duì)某些難以建立數(shù)學(xué)模型，從而難以靠經(jīng)典或現(xiàn)代控制理論來(lái)控制的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)控制，取得了較好的效果.近年來(lái)，日本將這一思想引入家用電器的控制之中，形成了所謂“模糊家電”.本文論及的是“模糊控制洗衣機(jī)”。本課題主要任務(wù)是以洗衣機(jī)作為被控對(duì)象，設(shè)計(jì)一套應(yīng)用于洗衣機(jī)的模糊控制理論。目的是只用一個(gè)鍵就能完成洗衣所有功能。它有助于我國(guó)將模糊控制理論引人家用電器領(lǐng)域，為

2、我國(guó)家用電器智能化開(kāi)拓思路。1模糊控制技術(shù)控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制及其它領(lǐng)域,是現(xiàn)代高新技術(shù)的重要手段之一.近幾十年來(lái),控制技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了經(jīng)典控制、現(xiàn)代控制理論與現(xiàn)代控制技術(shù)階段.在經(jīng)典控制中,應(yīng)用最成功的莫過(guò)于比例積分微分(PID)控制.采用這種控制方式的最大優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用方便,可不需要被控對(duì)象的模型參數(shù)直接根據(jù)偏差進(jìn)行調(diào)節(jié),但當(dāng)對(duì)象比較復(fù)雜時(shí),便難以取得滿(mǎn)意的控制效果.現(xiàn)代控制理論為控制復(fù)雜系統(tǒng),提供了新的思路.采用該理論進(jìn)行控制時(shí),需要提供準(zhǔn)確的模型結(jié)構(gòu).盡管由于數(shù)值計(jì)算與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,為求解模型參數(shù)提供了有效的方法和工具,但由于這些模型方程中有眾多的參數(shù)需要估計(jì),而求解這

3、些參數(shù)時(shí)又往往缺少足夠的信息特征和信息量,這又限制了現(xiàn)代控制理論的有效應(yīng)用.一個(gè)控制系統(tǒng)控制質(zhì)量的優(yōu)劣,關(guān)鍵在于它能否對(duì)控制對(duì)象提供精確的控制.當(dāng)研究的控制系統(tǒng)涉及到多變量、非線性、時(shí)變特征這樣的大系統(tǒng)時(shí)系統(tǒng)的復(fù)雜性與控制技術(shù)的精確性便形成了尖銳的矛盾.正如著名教授查德(L.A.Zadeh)所指出的,當(dāng)系統(tǒng)日益復(fù)雜,人們對(duì)它的精密而有意義的描述的能力將相應(yīng)地降低,以至達(dá)到精密而有意義成為兩個(gè)幾乎相互排斥的特征的地步.要想精密確切地描述復(fù)雜現(xiàn)象和系統(tǒng)的任何現(xiàn)實(shí)的物理狀態(tài),事實(shí)上是辦不到的.這就迫使人們?cè)诳刂葡到y(tǒng)的精確性與有意義之間尋求某種平衡和折衷.模糊控制作為一種典型的智能控制方法,就是在這種

4、情況下產(chǎn)生的. 模糊控制是以模糊集合論、模糊語(yǔ)言變量及模糊推理為基礎(chǔ)的一類(lèi)計(jì)算機(jī)數(shù)字控制方法.美國(guó)加利福尼亞大學(xué)著名的控制論專(zhuān)家用L.A.Zaheh在探索和研究大系統(tǒng)、模糊性、計(jì)算機(jī)和人腦思維間的關(guān)系時(shí)，發(fā)現(xiàn)Contor所創(chuàng)的集合論實(shí)質(zhì)上是剔除了模糊性而抽象出來(lái)的數(shù)學(xué)概念，是把思維過(guò)程絕對(duì)化，從而達(dá)到精確和嚴(yán)格的目的.為將模糊性和數(shù)學(xué)統(tǒng)一起來(lái)，1965年他在Informationandcontrol雜志上發(fā)表了一篇開(kāi)創(chuàng)性的經(jīng)典論文“FuzzySets”，這標(biāo)志著模糊數(shù)學(xué)的正式誕生.1974年，英國(guó)學(xué)者首次用模糊控制器實(shí)現(xiàn)了對(duì)蒸汽機(jī)的控制，并獲得了比傳統(tǒng)DDC控制更好的效果，使得模糊數(shù)學(xué)在工業(yè)控

5、制中的實(shí)際應(yīng)用取得了突破性的進(jìn)展.日本科技界對(duì)模糊控制技術(shù)特別重視，于1984年成立了國(guó)際模糊系統(tǒng)學(xué)會(huì)，并投人大量的人力和財(cái)力對(duì)其進(jìn)行了廣泛和深入的研究.特別是1987年，模糊控制技術(shù)成功地在地鐵中得到應(yīng)用，使啟動(dòng)和制動(dòng)極為平穩(wěn)，而且停車(chē)位置能精確到10cm以?xún)?nèi)，在科技界引起了轟動(dòng)，掀起了模糊控制的研究熱潮.模糊控制的發(fā)展根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可大致分成3個(gè)階段:第一階段(1965一1974)為萌芽階段，主要是模糊數(shù)學(xué)的發(fā)展和成形時(shí)期.第二階段(1974一1979)簡(jiǎn)單的模糊控制器階段，這種控制器的模糊控制表通過(guò)離線算好，在線調(diào)試完成后一直不變，因此其自適應(yīng)能力和魯棒性有限.第三階段(1979一)高性

6、能模糊控制器階段，人們?cè)谑褂眠^(guò)程中針對(duì)簡(jiǎn)單模糊控制器的不足，提出了很多高性能的模糊控制策略，特別是1979年由和共同提出的給模糊控制器增加學(xué)習(xí)功能，使它能在控制過(guò)程中不斷獲取新的信息，并對(duì)控制量作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，系統(tǒng)性能大為改善.目前在很多領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用，主要特點(diǎn)如下:(l)模糊控制系統(tǒng)是一種基于規(guī)則的控制，它直接采用語(yǔ)言型控制規(guī)則，出發(fā)點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)操作人員的控制經(jīng)驗(yàn)或相關(guān)專(zhuān)家的知識(shí)，它是一種近似推理的控制，具有人類(lèi)思維的若干特點(diǎn)，能夠根據(jù)一系列的模糊知識(shí)和數(shù)據(jù)推導(dǎo)出符合實(shí)際邏輯關(guān)系的結(jié)論，不需要系統(tǒng)精確的數(shù)學(xué)模型，因此特別適合于系統(tǒng)復(fù)雜、難于或根本無(wú)法建立數(shù)學(xué)模型、而人工操作經(jīng)驗(yàn)有效的非線性、

7、時(shí)變及純滯后系統(tǒng)的控制.(2)模糊控制中的知識(shí)表示、模糊規(guī)則和推理是基于專(zhuān)家知識(shí)或熟練操作者的成熟經(jīng)驗(yàn)，并通過(guò)學(xué)習(xí)可不斷更新，增強(qiáng)控制系統(tǒng)的適應(yīng)能力，因此它具有智能性和自學(xué)習(xí)性.(3)模糊控制器是基于包含模糊信息的控制規(guī)則所構(gòu)成的控制系統(tǒng)，比常規(guī)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性好、魯棒性高，在改善系統(tǒng)特性時(shí)，不但像常規(guī)控制系統(tǒng)那樣能調(diào)節(jié)參數(shù)，還可以通過(guò)改變控制規(guī)則、隸屬函數(shù)、推理方法及決策方法來(lái)修正系統(tǒng)特性.因此，模糊控制器的設(shè)計(jì)、調(diào)整和維修變得更為簡(jiǎn)單，而且在常規(guī)控制算法中，微小的錯(cuò)誤和參數(shù)漂移都可能引起系統(tǒng)失控，而基于控制規(guī)則的模糊控制系統(tǒng)對(duì)某一規(guī)則的變化敏感很小，系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng).(1)精度不太高.這主要

8、是由于模糊控制表的量化等級(jí)有限而造成的，通過(guò)增加量化等級(jí)數(shù)目雖可提高精度，但查詢(xún)表將過(guò)于龐大，須占用較大空間，使運(yùn)算時(shí)間增加。實(shí)際上，如果模糊控制器不引入積分機(jī)制，原則上誤差總是存在的。(2)自適應(yīng)能力有限。由于量化因子和比例因子是固定的，當(dāng)對(duì)象參數(shù)隨環(huán)境的變遷時(shí)，它不能對(duì)自己的控制規(guī)則進(jìn)行有效地調(diào)整，從而使其良好的性能不能得到充分地發(fā)揮。(3)易產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象。如果查詢(xún)表構(gòu)造不合理，或量化因子和比例因子選擇不當(dāng)，都會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)震蕩。模糊控制系統(tǒng)的組成模糊控制屬于計(jì)算機(jī)數(shù)字控制的一種形式，因此，模糊控制系統(tǒng)的組成類(lèi)似于一般的數(shù)字控制系統(tǒng)，其框圖如下傳感器被控制量-+給定值A(chǔ)/D模糊控制器D/A執(zhí)行

9、機(jī)構(gòu)被控對(duì)象圖1.1 模糊控制系統(tǒng)框圖模糊控制系統(tǒng)一般可分為五個(gè)組成部分：模糊控制器，是各類(lèi)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的核心部分。由于被控對(duì)象的不同，以及對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性的要求和所應(yīng)用的控制規(guī)則各異，可以構(gòu)成各種類(lèi)型的控制器，如經(jīng)典控制理論中，用運(yùn)算放大器加上阻容網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的PID控制器和由前饋，反饋環(huán)節(jié)構(gòu)成的各異串、并聯(lián)校正器；在現(xiàn)在控制理論中，設(shè)計(jì)的有限狀態(tài)觀測(cè)器，自適應(yīng)控制器、解耦控制器、魯棒控制器等。而在模糊控制理論中，則采用基于模糊控制知識(shí)表示和規(guī)則推理的語(yǔ)言型“模糊控制器”，這也是模糊控制系統(tǒng)區(qū)別于其他自動(dòng)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)所在。輸入/輸出接口。模糊控制器通過(guò)輸入/輸出接口從被控對(duì)象獲取數(shù)字信息

10、量，并將模糊控制器決策的輸出數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)化，將其轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號(hào)，然后送被控對(duì)象。在I/O接口裝置中，除A/D、D/A轉(zhuǎn)換外，還包括必要的電平轉(zhuǎn)換電路。執(zhí)行機(jī)構(gòu)：包括各交、直流電動(dòng)機(jī)，伺服電動(dòng)機(jī)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，氣動(dòng)調(diào)壓閥和液壓電動(dòng)機(jī)、液壓缸等。被控對(duì)象。它可以是一種設(shè)備或裝置以及它們的群體，也可以是一個(gè)生產(chǎn)的、自然的、社會(huì)的、生物的或其他各種的狀態(tài)轉(zhuǎn)移過(guò)程。這些被控對(duì)象可以是確定的或模糊的、單變量的、有滯后或無(wú)滯后的，也可以是線性的或非線性的、定常的或時(shí)變的及具有強(qiáng)耦合和干擾等多種情況。對(duì)于那些那些難以建立精確數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜對(duì)象，更適宜采用模糊控制。傳感器。傳感器是將被控對(duì)象或各種過(guò)程的被控

11、制量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)（模 擬或數(shù)字）的一類(lèi)裝置。被控制量往往是非電量，如位移、速度、加速度、溫度、壓力、流量、濃度、濕度等。傳感器在模糊控制系統(tǒng)中占有十分重要的地位，它的精確度往往直接影響整個(gè)控制系統(tǒng)的精度，因此，在選擇傳感器時(shí)，應(yīng)注意選擇精度高且穩(wěn)定性好的傳感器。模糊控制的基本原理可由圖表示它的核心部分為模糊控制器，如圖中的虛線框中部分所示。模糊控制器的控制規(guī)則由計(jì)算機(jī)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，微機(jī)通過(guò)采樣獲取被控制量的精確值，然后將此量與給定值比較得到誤差信號(hào)E（在此取誤差反饋）。一般誤差信號(hào)E的精確量進(jìn)行模糊化變成模糊量，誤差E的模糊量可用響應(yīng)的模糊語(yǔ)言表示。至此，得到了誤差E的模糊語(yǔ)言集合的一個(gè)子集e（

12、e實(shí)際是一個(gè)模糊向量）。再由e和模糊控制規(guī)則R（模糊關(guān)系）根據(jù)推理合成規(guī)則進(jìn)行決策，得到模糊控制量u為： 式中u為一個(gè)模糊量。+給定值A(chǔ)/D計(jì)算控制變量模糊控制規(guī)則模糊量化處理模糊推理（決策）非模糊化處理D/A傳感器被控對(duì)象執(zhí)行機(jī)構(gòu)模糊控制器（微處理器）+圖1.2 模糊控制原理框圖為了對(duì)被控對(duì)象施加精確的控制，還需要將模糊量u轉(zhuǎn)換為精確量，這一步驟在上圖中稱(chēng)為非模糊化處理（亦稱(chēng)為去模糊化或清晰化處理）。得到了精確的數(shù)字控制量后，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換，變成精確的模擬量后送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制。綜上所述，模糊控制算法可概括為以下四個(gè)步驟：根據(jù)本次采樣得到的系統(tǒng)輸出值，計(jì)算所選擇系統(tǒng)的輸出變量。將輸

13、入變量的精確值變?yōu)槟：?。根?jù)輸入變量（模糊量）和模糊控制規(guī)則，按模糊推理合成模糊控制規(guī)則計(jì)算控制量（模糊量）由上述得到的控制變量在（模糊量）計(jì)算精確的控制量。 1974年，英國(guó)Queen Marry College的E.H. Mamdani教授首先將模糊邏輯用于蒸汽發(fā)電機(jī)的壓力控制中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果比傳統(tǒng)的PID控制具有更多的優(yōu)越性。80年代模糊控制技術(shù)在日本有了長(zhǎng)足的發(fā)展，例如1987年日本仙臺(tái)市地鐵列車(chē)的自動(dòng)控制，1990年日本松下電器公司推出的采用模糊技術(shù)的吸塵器和全自動(dòng)洗衣機(jī)。從商業(yè)角度，1993年日本公司僅銷(xiāo)售模糊控制芯片一項(xiàng)就獲利6億美元，1995年僅模糊家電產(chǎn)品的產(chǎn)值就達(dá)到近8億美元

14、。僅以彩色電視的模糊控制器而言，相對(duì)傳統(tǒng)的電視控制系統(tǒng)，模糊彩色電視是一種依靠模糊邏輯算法、模糊識(shí)別和模糊判決為核心的智能化系統(tǒng)。它通過(guò)采集周?chē)h(huán)境參數(shù)，經(jīng)模糊控制器快速處理后，對(duì)彩色圖象的亮度、對(duì)比度和音量進(jìn)行自動(dòng)控制，使觀眾獲得最佳視聽(tīng)效果和節(jié)能效果口值得一提的是雖然模糊技術(shù)在我國(guó)起步較晚，但發(fā)展很快。在模糊理論方面，我國(guó)處于世界先進(jìn)水平。如國(guó)際模糊系統(tǒng)協(xié)會(huì)副主席兼中國(guó)分會(huì)主席汪培莊教授提出的。因素空間、模糊落影和值流推理”等3項(xiàng)理論，為運(yùn)用概念進(jìn)行判斷推理這一思維過(guò)程提供了一個(gè)新的數(shù)學(xué)框架，從而拓寬加深了模糊數(shù)學(xué)描述客觀世界的廣度和深度。在模糊技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，我國(guó)最早在地震和氣象預(yù)報(bào)中應(yīng)用

15、模糊理論，而且1988年研制出世界上第二臺(tái)模糊推理機(jī)口現(xiàn)在我國(guó)模糊家電發(fā)展也很迅速，如無(wú)錫生產(chǎn)的小天鵝洗衣機(jī)，采用了“神經(jīng)模糊”控制技術(shù)，在人性化和節(jié)能方面都有很大的提高。 2模糊控制器設(shè)計(jì)從洗衣機(jī)的運(yùn)行過(guò)程可以看出，洗滌時(shí)間、洗滌劑投放量、水流強(qiáng)度和水流方式（電機(jī)轉(zhuǎn)速）是被控對(duì)象的主要參量，衣量、衣質(zhì)以及衣物的臟污程度和臟污性質(zhì)是被控對(duì)象的主要輸入變量。比如對(duì)于衣物的臟污程度，人們通常用很臟、一般臟、不太臟等這類(lèi)模糊語(yǔ)言來(lái)描述。事實(shí)上，臟污程度和臟污性質(zhì)的區(qū)分并不存在一個(gè)明確的界限。因而，對(duì)于洗滌過(guò)程，輸入和輸出之間很難找到一個(gè)精確的數(shù)學(xué)模型來(lái)描述，用常規(guī)的方法難以達(dá)到理想的效果，而采用模糊

16、控制技術(shù)則能很好地解決這個(gè)問(wèn)題。模糊控制是在總結(jié)人們生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)輸入量模糊化后，根據(jù)一定的模糊控制規(guī)則，決定對(duì)被控對(duì)象采用相應(yīng)的控制策略。模糊控制的優(yōu)勢(shì)在于它不需要知道被控對(duì)象或過(guò)程的數(shù)學(xué)模型、對(duì)于不確定系統(tǒng)，如非線形系統(tǒng)能有效地控制并且具有較強(qiáng)的魯棒性。模糊控制器設(shè)計(jì)由模糊化、模糊推理和反模糊化三部分組成，它們都建立在知識(shí)庫(kù)的基礎(chǔ)之上。下面是模糊控制器的基本結(jié)構(gòu)圖。知識(shí)庫(kù)模糊化接口推理機(jī)解模糊接口圖2.1 模糊控制器結(jié)構(gòu)圖從功能上劃分，主要由四個(gè)部分組成：模糊化接口、知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)以及解模糊接口。 在確定了模糊控制器的結(jié)構(gòu)之后，就需要對(duì)輸入量進(jìn)行采樣、量化并模糊化。將精確量轉(zhuǎn)

17、化為模糊量的過(guò)程稱(chēng)為模糊化（Fuzzification），或稱(chēng)為模糊量化。映射到相應(yīng)的論域上的一個(gè)點(diǎn)后，把它轉(zhuǎn)化為該論域上的一個(gè)模糊子集。本文采用單點(diǎn)模糊化方法.量程轉(zhuǎn)換即把輸入信號(hào)的物理范圍轉(zhuǎn)化在相應(yīng)的論域上。本文布量e1(0公斤），經(jīng)ADC0809轉(zhuǎn)化為數(shù)字量（00HFFH），其論域是離散有限的，定義為7個(gè)等級(jí)Y=（-3，-2，-1，0，1，2，3）。渾濁度e2先變換為05V的電壓，經(jīng)ADC0809轉(zhuǎn)換為（00HFFH），其論域定義為7個(gè)等級(jí)X=（-3，-2，-1，0，1，2，3），量程轉(zhuǎn)換完成（04.5）到Y(jié)、（07）到X的映射。2.2 知識(shí)庫(kù)2.2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)提供所有必要的定義。所有輸

18、入、輸出變量所對(duì)應(yīng)的論域以及這些論域所定義的規(guī)則庫(kù)中多使用的模糊子集的定義都存放在數(shù)據(jù)庫(kù)中。如是離散論域，則模糊子集在數(shù)據(jù)庫(kù)存放的是它在各個(gè)離散點(diǎn)上的隸屬度。本文的隸屬函數(shù)共有五個(gè)（見(jiàn)下表）。在模糊化接口和解模糊化接口進(jìn)行模糊化和解模糊時(shí)提供數(shù)據(jù)。e、u的語(yǔ)言值PB（正大），PS（正?。琙O（零），NS（負(fù)?。?，NB（負(fù)大）。表2.1 布量e1語(yǔ)言值的隸屬函數(shù)等級(jí)隸屬度語(yǔ)言值1234567-3-2-10123NB10000ZO010PB00001表2.2 渾濁度e2語(yǔ)言值的隸屬函數(shù)等級(jí)隸屬度語(yǔ)言值1234567-3-2-10123NB10000ZO010PB00001表2.3 進(jìn)洗滌劑時(shí)間u

19、3語(yǔ)言值的隸屬函數(shù)等級(jí)隸屬度語(yǔ)言值12345-2-1012NB1000NS100ZO010PS001PB0001表2.4 進(jìn)水時(shí)間u1語(yǔ)言值的隸屬函數(shù)等級(jí)隸屬度語(yǔ)言值12345-2-1012NB1000ZO010PB0001表2.5 脫水時(shí)間u2語(yǔ)言值的隸屬函數(shù)等級(jí)隸屬度語(yǔ)言值12345-2-1012NB1000ZO010PB00012.2.2 規(guī)則庫(kù)存放模糊控制規(guī)則，這些規(guī)則基于手動(dòng)操作人員長(zhǎng)期的控制經(jīng)驗(yàn)和領(lǐng)域?qū)＜业挠嘘P(guān)知識(shí)，規(guī)則準(zhǔn)確與否，準(zhǔn)定控制系統(tǒng)的好壞。本文的規(guī)則有：A：進(jìn)水時(shí)間推理規(guī)則： 若e1為PB則u1為NB 否則 若e1為ZO則u1為ZO 否則 若e1為NB則u1為PB B：脫

20、水時(shí)間推理規(guī)則： 若e1為PB則u1為NB 否則 若e1為ZO則u1為ZO 否則 若e1為NB則u1為PB C：進(jìn)洗滌劑推理規(guī)則： 若e1為PB，e2為PB則u3為PB 否則 若e1為ZO，e2為PB則u3為NS 否則 若e1為NB，e2為PB則u3為ZO 否則 若e1為PB，e2為ZO則u3為NS 否則 若e1為ZO，e2為ZO則u3為ZO 否則 若e1為NB，e2為ZO則u3為PS 否則 若e1為PB，e2為NB則u3為ZO 否則 若e1為ZO，e2為NB則u3為PS 否則 若e1為NB，e2為NB則u3為PB輸入量為布量、布質(zhì)、渾濁度；輸出量為進(jìn)水時(shí)間、脫水時(shí)間、進(jìn)洗滌劑時(shí)間。我們知道，

21、前面每一式表明控制規(guī)則的推理語(yǔ)言。根據(jù)上面的隸屬度表及其推理規(guī)則A（進(jìn)水時(shí)間）則有：R1=PBNB從表我們查得PB=（0，0，0，0，1）NB=（1，0，0，0）R1=PBNB=同理R2=R3=對(duì)于總的控制規(guī)則所對(duì)應(yīng)的模糊關(guān)系R，由于各條語(yǔ)句之間是“或”的關(guān)系，故可由它們相應(yīng)的模糊關(guān)系相并而成，即 R=將上述3個(gè)矩陣代入上式得R=模糊控制器的控制作用取決于控制量而控制量通過(guò)u=e。R進(jìn)行計(jì)算?？刂屏縰實(shí)際上等于誤差的模糊向量e和模糊關(guān)系R的合成。當(dāng)e=PB值時(shí)，則有：u1=同理可求得u2= u3=由以上可得 u=u1+u2+u3=采用加權(quán)平均法求得 =0因此應(yīng)選取控制量為“0”級(jí)來(lái)把控制量的模

22、糊量轉(zhuǎn)化為精確量，這樣就可以得到進(jìn)水時(shí)間輸出表（如表）表2.6 進(jìn)水時(shí)間e1-2-1012u166120180220240同理由布量隸屬函數(shù)、脫水時(shí)間隸屬函數(shù)以及推理規(guī)則B（脫水時(shí)間）可以得到脫水時(shí)間表（如表）表2.7 脫水時(shí)間e1-2-1012u190130160200240進(jìn)洗滌劑時(shí)間由布量和渾濁度隸屬函數(shù)決定，由控制規(guī)則表C（進(jìn)洗滌時(shí)間）中第一條語(yǔ)句可得：R1=（PBe1PBe2）NBu3=PBe1PBe2=寫(xiě)成矢量形式后與NBu3相乘得 同理得R2R9再由取大原則求得R。剩下的具體計(jì)算和進(jìn)水時(shí)間一樣然后得出進(jìn)洗滌劑時(shí)間（如表2.8）表2.8 進(jìn)洗滌劑時(shí)間e1e2u31234567-3-

23、2-10123-310131620232630-215182125283135-120232630333640025283135384145130333640434650235384145485155340434650535660這些算法可以用計(jì)算機(jī)C語(yǔ)言編程來(lái)算，程序見(jiàn)附錄一。2.4 解模糊接口 完成量程轉(zhuǎn)換，把輸出作用的論域轉(zhuǎn)化輸出物理量的變化范圍，在運(yùn)行時(shí)解模糊求得的輸出論域上點(diǎn)轉(zhuǎn)化為輸出的物理量的值。解模糊，由推理機(jī)制得到的模糊的控制作用轉(zhuǎn)化為一個(gè)精確的控制量，他是輸出論域上的一個(gè)點(diǎn)。2.5 查表法的原理及具體應(yīng)用模糊控制算法的實(shí)現(xiàn)方法目前主要有三種：查表法、硬件專(zhuān)用模糊控制器和軟件模

24、糊控制推理法。 主要用查表法實(shí)現(xiàn)每次洗滌前進(jìn)行定量的推量，用軟件模糊推理實(shí)現(xiàn)模糊控制推理原理框圖如下 在線量化K1K2量化查詢(xún)表K3 離線模糊化合成算法解模糊規(guī)則集在線 圖2.2 原理框圖3 模糊控制的洗衣機(jī)硬件采用模糊控制的洗衣機(jī)硬件電路關(guān)鍵是要實(shí)現(xiàn)對(duì)洗衣機(jī)的模糊控制。其主體框圖如下：布量水溫/位渾濁度傳感器信號(hào)采集、處理和儲(chǔ)存模糊推理處理 器控制電路進(jìn)水洗滌劑洗滌脫水排水圖3.1 洗衣機(jī)原理框圖本設(shè)計(jì)采用美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的單片機(jī)AT89S51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫(xiě)1000次的

25、Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性?xún)r(jià)比的解決方案。低價(jià)AT89S51單片機(jī)可為您提供許多高性?xún)r(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。AT89S51具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工

26、串行通信口，看門(mén)狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。此外，AT89S51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式。空閑模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。主要功能特性： 兼容MCS-51指令系統(tǒng) 4k可反復(fù)擦寫(xiě)(1000次）ISP Flash ROM 32個(gè)雙向I/O口 2個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器 時(shí)鐘頻率0-33MHz 全雙工UART串行中斷口線 128x8bit內(nèi)部RAM 2個(gè)外

27、部中斷源 低功耗空閑和省電模式 中斷喚醒省電模式 3級(jí)加密位 看門(mén)狗（WDT）電路 軟件設(shè)置空閑和省電功能 靈活的ISP字節(jié)和分頁(yè)編程 雙數(shù)據(jù)寄存器指針 圖3.2 AT89S51引腳圖模糊控制洗衣機(jī)需要將衣質(zhì)，衣量，渾濁度，溫度等模擬量進(jìn)行采集，并在單片機(jī)中進(jìn)行模糊運(yùn)算。將模擬量先轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，然后在單片機(jī)中又將其模糊化進(jìn)行模糊控制，并最終解模糊得到控制量。所以需要用到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。數(shù)據(jù)采集總體電路 如下圖所示模擬通道選擇信號(hào)A、B、C分別接最低三位地址DA、DB、DC（即P、P、P），而地址鎖存允許信號(hào)ALE由P控制，則8路模擬通道的地址為0FEF8H0FEFFH。此外，通道地址選擇以作寫(xiě)選

28、通信號(hào)。從圖中可以看到，把ALE和START信號(hào)連在一起了，這樣連接使得在信號(hào)的前沿寫(xiě)入（鎖存）通道地址，緊接著在其后沿就啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字量數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問(wèn)題是如何確認(rèn)A/D轉(zhuǎn)換的完成，因?yàn)橹挥写_認(rèn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成后，才能進(jìn)行傳送。為此可采取下敘3種方式。 定時(shí)傳送方式 對(duì)于一種A/D轉(zhuǎn)換器來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)換時(shí)間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。例如ADC0809轉(zhuǎn)換時(shí)間為128us，相當(dāng)于12MHz的AT89S51單片機(jī)共128個(gè)機(jī)器周期?？蓳?jù)此設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)子程序，A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)后即調(diào)用這個(gè)子程序，延遲時(shí)間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。

29、 查詢(xún)方式 A/D轉(zhuǎn)換器有表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)，例如ADC0809的EOC端。因此可用查詢(xún)方式，測(cè)試EOC的狀態(tài)，即可知道轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進(jìn)行數(shù)據(jù)傳 送。 中斷方式 把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)（EOC）作為中斷請(qǐng)求信號(hào)，以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。不管采用上敘哪種方式，只要一旦確認(rèn)轉(zhuǎn)換完成，就可以通過(guò)指令進(jìn)行傳送。首先送出口地址并以作選通信號(hào)，當(dāng)信號(hào)有效時(shí)，OE信號(hào)即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機(jī)接收。 圖3.3 數(shù)據(jù)采集電路由于ADC0809時(shí)鐘頻率是單片機(jī)的一半，故需要一個(gè)二分頻電路。圖3.4 二分頻電路圖3.5 信號(hào)的時(shí)間配合傳感器就是電路的感覺(jué)器官，它是處理器做出正確判斷的唯一

30、信息來(lái)源。它能將物理量（溫度、水位、質(zhì)量、材料）轉(zhuǎn)化成電流或者電壓信號(hào)，送入模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，最后將單片機(jī)能接受的數(shù)字量送入單片機(jī)進(jìn)行模糊運(yùn)算。洗衣機(jī)在洗衣過(guò)程中起決定作用的物理量由布質(zhì)、布量、渾濁度、溫度等四種 3.3.1 渾濁度檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)衣物的骯臟程度、骯臟性質(zhì)和洗凈程度等都需要檢測(cè)，以便進(jìn)行工作過(guò)程的整定和控制，渾濁度的檢測(cè)是采用紅外光電傳感器完成的。采用紅外光主要是客服自然光的干擾。利用紅外線在水中的透光和時(shí)間的關(guān)系，通過(guò)模糊推理，以得出檢測(cè)結(jié)果，而這個(gè)結(jié)果就可以控制推理。洗滌液混濁度的傳感機(jī)理 由于洗衣機(jī)中洗滌液的成份復(fù)雜, 對(duì)其混濁度的檢測(cè)只能是間接的. 一個(gè)可行的方法是通過(guò)檢測(cè)洗

31、滌液對(duì)光的吸收程度來(lái)衡量其混濁程度. 這種方法的理論依據(jù)是物理學(xué)中的朗伯定律, 該定律指出: 當(dāng)光在介質(zhì)中傳播時(shí), 由于介質(zhì)對(duì)輻射能量的吸收作用, 輻射光強(qiáng)將隨傳播距離作指數(shù)衰減. 再考慮到光傳播過(guò)程中的散射損失, 則有I= I 0e- (A+ B) x 式中I 0介質(zhì)表面入射光強(qiáng);X 光在介質(zhì)中的傳播距離;I 光傳播至x 處時(shí)的光強(qiáng);A介質(zhì)對(duì)光的吸收系數(shù);B介質(zhì)對(duì)光的散射系數(shù).A、B與介質(zhì)的物理性質(zhì)有關(guān).當(dāng)光在洗衣機(jī)洗滌液中傳播時(shí), 假設(shè)入射光強(qiáng)和光的傳播距離均為固定, 則從洗滌液中透射出的光強(qiáng)便反映出洗滌液的混濁程度, 亦即反映出洗滌液對(duì)光的吸收和散射系數(shù). 這就是洗滌液混濁度的傳感機(jī)理.

32、洗滌液混濁度的光電檢測(cè)原理根據(jù)上述混濁度傳感機(jī)理進(jìn)行混濁度檢測(cè)時(shí), 需要建立一套光電檢測(cè)系統(tǒng). 給出了洗衣機(jī)洗滌液混濁度檢測(cè)系統(tǒng)示意圖.中發(fā)光二極管L ED 在驅(qū)動(dòng)電流激勵(lì)下發(fā)出光輻射, 光電池PD 接收從洗滌液中透射出的光輻射, 并產(chǎn)生光電流, 當(dāng)發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)電流為某一定值時(shí), 它的光輻射的功率便是確定的. 此時(shí), 光電池的短路光電流的電流值隱含了被測(cè)洗滌液的混濁度, 由此可以進(jìn)一步研究混濁度的解析表達(dá). 在模糊控制洗衣機(jī)中, 判定洗滌液混濁度要對(duì)光電轉(zhuǎn)換信號(hào)進(jìn)行處理. 因?yàn)樵谝欢ǚ秶鷥?nèi)發(fā)光二極管的光輻射功率與驅(qū)動(dòng)電流成正比, 光電池的短路輸出電流與入射光強(qiáng)成正比, 所以可將洗滌液的混濁

33、度定義為發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)電流與光電池的短路輸出電流之比, 即C= ID/I S 式中C 洗滌液混濁度;ID 發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電流;I S光電池短路輸出電流.圖3.6 渾濁度檢測(cè)電路 3.3.2 溫度檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)為了使電路盡可能的簡(jiǎn)化，本設(shè)計(jì)采用DS18B20溫度傳感器。DS18B20數(shù)字溫度計(jì)是DALLAS公司生產(chǎn)的1Wire，即單總線器件，具有線路簡(jiǎn)單，體積小的特點(diǎn)。因此用它來(lái)組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，具有線路簡(jiǎn)單，在一根通信線，可以?huà)旌芏噙@樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。DS18B20產(chǎn)品的特點(diǎn) （1）、只要求一個(gè)端口即可實(shí)現(xiàn)通信。 （2）、在DS18B20中的每個(gè)器件上都有獨(dú)一無(wú)二的序列號(hào)。 （3）、

34、實(shí)際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實(shí)現(xiàn)測(cè)溫。 （4）、測(cè)量溫度范圍在55。C到125。C之間。 （5）、數(shù)字溫度計(jì)的分辨率用戶(hù)可以從9位到12位選擇。 （6）、內(nèi)部有溫度上、下限告警設(shè)置。圖3.7 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)表3.1 DS18B20引腳功能表序號(hào)名稱(chēng)引腳功能描述1GND地信號(hào)2DQ數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。開(kāi)漏單總線接口引腳。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。3VDD可選擇的VDD引腳。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地。 工作原理：DS18B20內(nèi)部包含四個(gè)主要的部件：(1)64位刻錄的二進(jìn)制ROM碼；(2)溫度傳感器；(3) 非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器；(4)一個(gè)配置寄存器。該

35、器件可以從單總線.1上得到能量并儲(chǔ)存在內(nèi)部電容中，該能量是當(dāng)信號(hào)線處于低電平期間消耗，在信號(hào)線為高電平時(shí)能量得到補(bǔ)充，這種供電方式稱(chēng)為寄生電源供電。DSI8B20也可以由355V的外部電源供電。每一片DSI8B20都有64位長(zhǎng)的惟一ROM碼。第一個(gè)八位為單總線器件識(shí)別碼(DSI8B20為28h)，接下來(lái)鎬位是器件的惟一系列碼，最后八位是前56位的CRC校驗(yàn)碼。CRC校驗(yàn)碼按下列多項(xiàng)式計(jì)算：CRC=x8+)(5+x4+1。DSI8B20內(nèi)有一個(gè)能直接轉(zhuǎn)化為數(shù)字量的溫度傳感，其分辨率為9，10，1 1，12bit可編程，通過(guò)設(shè)置內(nèi)部配置寄存器來(lái)選擇溫度的轉(zhuǎn)換精度，出廠時(shí)默認(rèn)設(shè)置為12bit。溫度的

36、轉(zhuǎn)換精度有05、025、0125、00625溫度轉(zhuǎn)換后以16bit格式存入便箋式RAM，可以用讀便箋式RAM命令(BEH)通過(guò)lWire接口讀取溫度信息，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)低位在前。由于DS18B20采用的是1Wire總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對(duì)AT89S51單片機(jī)來(lái)說(shuō)，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟件的方法來(lái)模擬單總線的協(xié)議時(shí)序來(lái)完成對(duì)DS18B20芯片的訪問(wèn)。 由于DS18B20是在一根I/O線上讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，因此，對(duì)讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時(shí)序要求。DS18B20有嚴(yán)格的通信協(xié)議來(lái)保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號(hào)的時(shí)序：初始化時(shí)序、讀時(shí)序、

37、寫(xiě)時(shí)序。所有時(shí)序都是將主機(jī)作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機(jī)主動(dòng)啟動(dòng)寫(xiě)時(shí)序開(kāi)始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫(xiě)命令后，主機(jī)需啟動(dòng)讀時(shí)序完成數(shù)據(jù)接收。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。 DS18B20的讀時(shí)序如下：對(duì)于DS18B20的讀時(shí)序分為讀0時(shí)序和讀1時(shí)序兩個(gè)過(guò)程。 對(duì)于DS18B20的讀時(shí)隙是從主機(jī)把單總線拉低之后，在15us之內(nèi)就得釋放單總線，以讓DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。DS18B20在完成一個(gè)讀時(shí)序過(guò)程，至少需要60us才能完成。 DS18B20的寫(xiě)時(shí)序如下： 對(duì)于DS18B20的寫(xiě)時(shí)序仍然分為寫(xiě)0時(shí)序和寫(xiě)1時(shí)序兩個(gè)過(guò)程。 對(duì)于DS18

38、B20寫(xiě)0時(shí)序和寫(xiě)1時(shí)序的要求不同，當(dāng)要寫(xiě)0時(shí)序時(shí)，單總線要被拉低至少60us，保證DS18B20能夠在15us到45us之間能夠正確地采樣IO總線上的“0”電平，當(dāng)要寫(xiě)1時(shí)序時(shí)，單總線被拉低之后，在15us之內(nèi)就得釋放單總線。圖3.8 溫度檢測(cè)電路3.2.3 布量檢測(cè)電路布量的檢測(cè)是在洗滌之前進(jìn)行的，有許多種不同的檢測(cè)方法。本設(shè)計(jì)采用傳感器法稱(chēng)重傳感器使用上海天沐自動(dòng)化儀表公司的NS-TH2秤重變送器,傳感器輸出為0-5V的電壓值。在洗衣機(jī)的四個(gè)腳安裝,得到4組檢測(cè)值,經(jīng)加法電路輸入AD轉(zhuǎn)換得到洗衣機(jī)重量,從而得到洗滌物的重量。下圖給出了重量檢測(cè)的原理圖。在電路中，采用兩個(gè)運(yùn)算放大器LM32

39、4AN對(duì)傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行處理，一個(gè)用于隔離阻抗，一個(gè)用于放大信號(hào)。由于精度高可靠性好等優(yōu)點(diǎn)而被采用。圖3.9 重量檢測(cè)電路原理圖3.2.4 水位檢測(cè)電路水位檢測(cè)的精度直接影響洗凈度、水流強(qiáng)度、洗滌時(shí)間等參數(shù)。對(duì)于模糊控制的洗衣機(jī),要求水位的檢測(cè)必須是連續(xù)的，水位檢測(cè)電路，采用電壓測(cè)量法為了節(jié)約單片機(jī)的資源，尤其是寶貴的I/O端口，采用了電壓測(cè)量法。整個(gè)電路由電位器和相應(yīng)的機(jī)械部件組成，當(dāng)水位變化時(shí)會(huì)使電位器的中心抽頭產(chǎn)生位移。所以其輸出端也就有不斷的的電壓信號(hào)輸出。圖3.10 水位檢測(cè)電路原理圖3.3 控制部分電路控制電路是洗衣機(jī)的執(zhí)行部分。是單片機(jī)模糊運(yùn)算后結(jié)果的實(shí)現(xiàn)電路。它由報(bào)警電路、

40、電機(jī)和電磁閥控制電路、按鍵電路。 3.3.1 報(bào)警電路當(dāng)系統(tǒng)出錯(cuò)、洗衣過(guò)程完成、或者是在脫水過(guò)程中打開(kāi)洗衣機(jī)蓋子時(shí)就需要提示或報(bào)警。當(dāng)單片機(jī)輸出BELL信號(hào)時(shí)，三極管9012變成了電子開(kāi)關(guān)，使蜂鳴器接通5伏電源，從而產(chǎn)生蜂鳴聲。 圖3.11 蜂鳴器電路原理圖輸出控制電路有觸發(fā)電路和相應(yīng)的雙向晶閘管組成，控制電路共有四路。U4是進(jìn)水電磁閥，U5是進(jìn)洗滌劑電磁閥，U6是排水電磁閥，MG1是電機(jī)。其中雙向晶閘管Q1和Q5用于控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，雙向晶閘管Q2、Q3和Q4分別控制電磁閥U4、U5和U6。 圖3.12 電機(jī)電磁閥開(kāi)關(guān)控制原理圖根據(jù)洗衣機(jī)需要實(shí)現(xiàn)的的功能，此部分電路分為電源總開(kāi)關(guān)，5伏電壓

41、開(kāi)關(guān)，脫水保護(hù)開(kāi)關(guān)和復(fù)位開(kāi)關(guān)以及全洗滌、漂洗、脫水開(kāi)關(guān)。復(fù)位開(kāi)關(guān)采用上電復(fù)位方式，即直接將高電平送入單片機(jī)。脫水保護(hù)開(kāi)關(guān)是和蜂鳴器共用一個(gè)I/O口P口，當(dāng)在脫水過(guò)程中打開(kāi)洗衣機(jī)蓋，保護(hù)開(kāi)關(guān)S5隨即合上，單片機(jī)立即接收到BELL高電平信號(hào)并立即終止脫水使電機(jī)停轉(zhuǎn)同時(shí)蜂鳴器報(bào)警提示誤操作者。脫水保護(hù)開(kāi)關(guān)和復(fù)位開(kāi)關(guān)都加了電容，去掉按鍵的抖動(dòng)。 圖3.13 復(fù)位開(kāi)關(guān)電路原理圖4 模糊控制的洗衣機(jī)軟件 AT89S51端口的分配及存儲(chǔ)區(qū)的分配P0作為數(shù)據(jù)采集口 P1作為輸出口作為進(jìn)洗滌劑控制P1.1 做進(jìn)水開(kāi)關(guān)控制作排水開(kāi)關(guān)控制作正轉(zhuǎn)作反轉(zhuǎn)作脫水控制作報(bào)警指示P2.0作數(shù)據(jù)采集的地址 P2.4鍵盤(pán)輸入作顯

42、示驅(qū)動(dòng) P3作各種控制口30H3FH作為采集數(shù)據(jù)存放區(qū) 41H43H作為各種推理時(shí)間的存儲(chǔ)區(qū)46H47H作顯示緩沖區(qū) 圖是模糊控制系統(tǒng)主程序流程圖。開(kāi)啟電源，電腦完成初始化二作后，程序設(shè)置在標(biāo)準(zhǔn)洗衣?tīng)顟B(tài)（全洗滌）并在操作面板上予以顯示，在洗衣啟動(dòng)鍵按下之前，電腦進(jìn)行鍵掃描查詢(xún)工作，檢查是否有其它洗衣功能鍵鍵入，以接受新設(shè)定的洗衣程序，否則仍處于標(biāo)準(zhǔn)洗衣?tīng)顟B(tài)。按下洗衣啟動(dòng)鍵后，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)洗衣?tīng)顟B(tài)，控制系統(tǒng)將分別執(zhí)行第一次洗滌程序、排水程序、漂洗程序和脫水程序，并在整個(gè)洗衣過(guò)程結(jié)束時(shí)，鳴報(bào)提醒。若在鍵掃描查詢(xún)時(shí)，漂洗鍵鍵入，則在洗衣啟動(dòng)后。直接進(jìn)入漂洗狀態(tài)。開(kāi)始判斷初始化鍵盤(pán)處理全洗滌漂洗脫水結(jié)束圖

43、4.2 主流程圖在全洗滌模塊中，洗滌前先進(jìn)行數(shù)據(jù)采集測(cè)出布量以及混濁度，并查表判斷進(jìn)水、脫水以及進(jìn)洗滌劑時(shí)間，然后進(jìn)水及洗滌劑浸泡一段時(shí)間（設(shè)定一個(gè)時(shí)間）后開(kāi)始洗滌，洗滌中調(diào)用洗滌程序模塊，洗滌完調(diào)用漂洗模塊。由此得洗衣機(jī)全洗滌流程圖（如圖）。NO渾濁度及變化率的檢測(cè)渾濁度飽和否YESYESNO加衣物及少量水測(cè)出布量及渾濁度加水及洗滌劑浸泡洗滌排水進(jìn)水清洗脫水渾濁度檢測(cè)洗衣機(jī)結(jié)束響鈴提示自動(dòng)斷電干凈否排水脫水圖4.3 洗衣機(jī)全洗滌工作流程在洗滌時(shí)，先給其置正轉(zhuǎn)，然后反轉(zhuǎn)，在此過(guò)程中讀一次渾濁度，如此循環(huán)，直至渾濁度不發(fā)生改變，即渾濁度飽和了，此時(shí)洗滌結(jié)束，由此得洗滌模塊流程圖（圖）在漂洗時(shí)，若

44、渾濁度大于給定值（漂洗凈時(shí)的值）則排水、脫水，再注入水漂洗，一直進(jìn)行到渾濁度小于給定值，即水變清。此時(shí)漂洗結(jié)束，由此得漂洗模塊流程圖（圖）YN漂洗過(guò)程進(jìn)水調(diào)用洗滌程序排水脫水漂洗干凈否返回Y N置正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)一分鐘洗滌時(shí)間加1讀渾濁度置相反轉(zhuǎn)位返回渾濁度飽和否洗滌過(guò)程圖4.4 洗滌流程圖1圖4.5 漂洗流程圖4.2.5 脫水模塊洗滌和漂洗結(jié)束及漂洗過(guò)程都要用到這個(gè)模塊，該模塊主要布量決定。通過(guò)布量檢測(cè)電路和數(shù)據(jù)采集電路測(cè)出布量，然后進(jìn)行查表得到脫水時(shí)間具體程序附錄二程序清單本程序是主要由主程序、全洗滌、洗滌、漂洗、脫水等模塊組成，然后根據(jù)需要進(jìn)行組合，形成所需要的功能具體程序見(jiàn)附錄二的程序的清單。選

45、擇合適的采樣時(shí)間是系統(tǒng)在調(diào)試過(guò)程中必須考慮的問(wèn)題。在模糊控制系統(tǒng)中，其輸人變量為渾濁度和渾濁度變化率，是通過(guò)兩次采樣間隔得到的，因此為了獲得較精細(xì)的控制規(guī)律，應(yīng)使渾濁度變化率的值較大，但從一次響應(yīng)過(guò)程中控制作用的次數(shù)來(lái)看，一般不能低于5次，否則控制不精細(xì)，可見(jiàn)在模糊控制系統(tǒng)中選擇采樣時(shí)間受以上兩方面的制約。在實(shí)際控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，選擇采樣時(shí)間要進(jìn)行折衷考慮，通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)方能確定其最佳的采樣時(shí)間。5 結(jié)束語(yǔ)本文設(shè)計(jì)的模糊控制洗衣機(jī)是在浸泡型全自動(dòng)洗衣機(jī)的基礎(chǔ)上增加了模糊傳感器和模糊控制功能的新機(jī)種。模糊控制使全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制發(fā)生了質(zhì)的變化,使洗衣機(jī)具有了智能,其性能有較大提高，通過(guò)多次檢測(cè)自動(dòng)修

46、正洗衣時(shí)間，使洗衣機(jī)始終處于最佳運(yùn)行方式。它不僅操作簡(jiǎn)單,而且節(jié)電、節(jié)水、省時(shí)。參考文獻(xiàn)1 劉立志,蔣玉珍.一種新的智能模糊控制算法及其應(yīng)用.控制與決策,19952 戴忠達(dá)等.一種改進(jìn)的模糊控制器及其應(yīng)用.自動(dòng)化報(bào),19903 劉國(guó)榮.模型參考模糊自適應(yīng)控制.控制理論與應(yīng)用,1996.4 劉曙光、魏俊民、竺志超.模糊控制技術(shù)M.中國(guó)紡織出版社,2001.5 王學(xué)慧,田成芳.微機(jī)模糊控制理論及應(yīng)用M.北京:電子工業(yè)出版社,1997.6 章衛(wèi)國(guó),楊向忠.模糊控制理論與應(yīng)用M.西北工業(yè)大學(xué)出版社,2000.7 余永權(quán), 曾碧. 單片機(jī)模糊邏輯控制M . 北京: 北京航空航大學(xué)出版社, 1995.8

47、李士勇. 模糊控制, 神經(jīng)控制和智能控制理論M. 哈爾濱: 哈爾濱工業(yè)大學(xué), 1998.9 蘭鴻翔. 家用電器的模糊控制M. 北京: 電力電子技術(shù)出版社, 1999.10 鄭君里, 楊為理 信號(hào)與系統(tǒng)M 北京: 人民教育出版社, 1991.11 黃長(zhǎng)藝, 嚴(yán)普強(qiáng) 機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)M 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 199612 孫育才. - 51 系列單片微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用. 南京: 東南大學(xué)出版社,1993.13 陳光東, 趙性初。單片微型計(jì)算機(jī)原理與接口M.武漢:華中理工大學(xué)出版社, 1993.14 梁海麟. 模糊控制技術(shù)在全自動(dòng)洗衣機(jī)中的應(yīng)用實(shí)例. 家用電器科技, 1992 .15 錢(qián)浚霞,

48、 鄭堅(jiān)立. 光電檢測(cè)技術(shù). 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1993. 16 北京清華蓬遠(yuǎn)科貿(mào)公司SED1330控制器圖形液晶顯示模塊使用手冊(cè)Z.北京: 清華蓬遠(yuǎn)科貿(mào)公司, 1999.17 諸靜等著.模糊控制原理與應(yīng)用.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,199818 余永權(quán).單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的功率接口技術(shù)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1992. 19 余永權(quán).模糊控制技術(shù)與模糊家用電器M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2000. 20 張華光.復(fù)雜系統(tǒng)的模糊辨識(shí)與模糊自適應(yīng)控制.沈陽(yáng):東北大學(xué)出版社,1993.21陳建勤，席裕庚，張鐘俊.模糊控制的現(xiàn)狀與發(fā)展J上海交通大學(xué)報(bào)，1996.22李斌，雷淵超.模糊控

49、制與模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究的現(xiàn)狀及展望 J 北京輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，1995.23張化光，楊英旭，柴天佑.多變量模糊控制的現(xiàn)狀與發(fā)展(l)關(guān)于分層、自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)等問(wèn)題J控制與決策，1995.24李俊，劉小寧.智能控制中模糊控制的應(yīng)用與發(fā)展J自動(dòng)化與儀表，2000.25賀劍鋒，陳暉，黃石生.模糊控制的新近發(fā)展匯J.控制理論與應(yīng)用，1994, 11(2):129一136.26張恩勤，施頌椒，高衛(wèi)華等模糊控制系統(tǒng)近年來(lái)的研究與發(fā)展J.控制理論與應(yīng)用,2001，18(l):7一1l.27劉曙光，王志宏，費(fèi)佩燕，王斌等.模糊控制的發(fā)展與展望仁J.機(jī)電工程，2000,17(l):9一12.28Abilov AG，

50、zeyhek Z，Telatar Z，F(xiàn)uzzy temperalure control of industrial refineries furnaces through combined feed-forward/feed-hack multivariable easeade system J .Chemieal Engirleoring and processing，2002，41:87-9829 Dumitrache L.,et al., A Real Time Control Experiment Using a Neural Network Based Linguistical A

51、pproach,IEEE Fuzzy,1992,123-127.30 Honkawa S.,A Study onFuzzy Modeling Using Fuzzy Neural Networks,IFES,1991,562-573.31 Mumleitner E, et al. Stele detection and control of overloads in the anaerobic wastewater treatment using fuzzy logicJ.Water Reseearch, 2002，36:201一211.32Connor B.O,et al.Integrati

52、on of fuzzy logic based conlrol procedures in brrwingJ.Food Coutrol, 2002，13:23一3133Morimoto T,Hashimuto Y. An intelligent control for greenhonse automation, oriented by the concepts of SPA and SFA一an application to a post-harvest processJ.Computers and Plecironics in Agriculture，2000,9:3一20.34 Kell

53、er J.M.,et al., Neural Network Implementation of Fuzzy Logic, Fuzzy Sets and Systems,1992,45(1),1一12.謝辭尊敬的師長(zhǎng)，親愛(ài)的朋友、同學(xué)們，在我即將完成本科生學(xué)業(yè)之際，對(duì)四年來(lái)你們所給予我的教導(dǎo)、關(guān)心和幫助，表達(dá)我最誠(chéng)摯的謝意！感謝電氣學(xué)院的全體教師在這四年來(lái)對(duì)我學(xué)習(xí)以及生活等各方面的幫助，尤其是電氣工程及其自動(dòng)化教研室的各位老師，謝謝你們對(duì)我的教導(dǎo)。在此，衷心感謝教授級(jí)高工曹繼植對(duì)本人的精心指導(dǎo)。他的言傳身教將使我終生受益。本篇論文就是在曹老師的精心指導(dǎo)下完成的，其中傾注了他大量的精力，尤其是他

54、常常利用寶貴的休息時(shí)間來(lái)指導(dǎo)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，老師這種敬業(yè)的精神將永遠(yuǎn)銘記在我心中。在此我再次向曹老師表示由衷的感謝和致以崇高的敬意！課題的進(jìn)行也得到了其他同學(xué)的熱情幫助，同時(shí)也非常感謝本專(zhuān)業(yè)的各位兄弟姐妹的大力支持，在此也向幫助過(guò)我的同學(xué)們表示謝意。深深感謝參考文獻(xiàn)的各位作者，他們給了我在設(shè)計(jì)上很大的啟發(fā)與幫助。衷心感謝父母對(duì)我生活、學(xué)習(xí)各方面無(wú)微不至的關(guān)心、鼓勵(lì)和支持！他們是我永遠(yuǎn)的支柱！感謝所有關(guān)心、支持、幫助過(guò)我的人，衷心祝愿你們健康、快樂(lè)！附錄一 模糊關(guān)系算法main()int a7; int b7; int c5; int sum549; int x549; int y549; int

55、 i,j,l,m,e,f; int z; for(z=49;z0;z-) for(i=0;i7;i+) scanf(%d,&ai); scanf(%d,&bi); for(i=0;i7;i+) for(j=0;j7;j+) x049=min(ai,bj); for(l=0;l49;l+) printf(%d,&x0l); for(i=0;i7;i+) scanf(%d,&ci); for(m=0;m5;m+) for(l=0;l49;l+) yml=min(cm,x0l); printf(%d,yml); for(e=0;e5;e+) for(f=0;f49;f+) sumef=max(yef

56、,sumef); for(e=0;e5;e+) for(f=0;fk)?h:k; return(g); int min(u,v)int u,v; int w; w=min(uv)?u:v; return(w); 附錄二 洗衣機(jī)運(yùn)行程序主程序：ORG 000H JMP BEGIN ORG 0030HBEGIN:MOV P1,#00H MOV 46H,#01H MOV 47H,#00H LCALL DISP MOV R0,#46HKEY:MOV A,P2 XRL A,#0FFH JZ KEY MOV R7,#0EH L2:LCALL DIMSS DJNZ R7,L2 MOV A,P2 MOV 20

57、H,A XRL A,#0FFH JZ KEY JB 04H,L4 INC R0 CJNE R0,#04H MOV R0,#01H L3:LCALL DISP L4:JB 05H,L6 DEC R0 CJNE R0,#00H MOV R0,#03H L5:LCALL DISP L6:JNB 06H,L8 L7:MOV P2,#0FFH MOV A,P2 CINE A,20,KE L8:DEC R0 MOV A,R0 CLR C RLC A ADD A,R0 MOV DPTR,#JPTAB JMP A+DPTRJPTAB:LJMP CASE1 LJMP CASE2 LJMP CASE3CASE1:

58、MOV 41H,#78H ；全洗滌 LCALL JSMK LCALL YXMK MOV R4,#0F0H MOV R5,#0FFH LCALL QQ LCALL JSSJMK LCALL JSSJMK MOV R4,#0F1H MOV R5,#0FFH LCALL QQ LCALL XYFMK MOV 40H,41H MOV 41H,#78H LCALL PSMK MOV 41H,40H MOV 46H,#00H LCALL DISP LCALL XDMK LCALL PSMK LCALL TSMK LCALL PXMK LCALL PSMK LCALL TSMK LCALL BJMK LJM

59、P L2000CASE2:MOV 41H,#78H ；漂洗過(guò)程 LCALL JSMK LCALL YXMK MOV R4,0F0H MOV R5,0FFH LCALL QQ LCALL JSSJMK LCALL TSSJMK LCALL PSMK LCALL PXMK LCALL PSMK LCALL TSMK LCALL BJMK LJMP L2000CASE3:MOV 42H,#78H ；脫水過(guò)程 LCALL TSMK LCALL BJMK LJMP L2000DISP:MOV R1,#46H ；顯示模塊 MOV SCON,#00H MOV R3,#02HSTART:MOV A,R1 MO

60、V DPTR,#SGTAB MOVC A,A+DPTR MOV SBUF,ALOOP:JNB T1,LOOP MOV R7,#0AHDLY4:LCALL DIMSS DJNZ R7,DLY4 INC R1 CLR T1 DJNZ R3,START RETSGTAB:DB 3FH,06H,5BH,4FH DB 6DHH,7DH,07H,7FHMINUTE:MOV R5,#3CH LLOOP:ACALL SECOND DJNZ R5,LLOOP RET SECOND:MOV R6,#09H DIMS:MOV R7,#64H DLAY:ACALL DIMSS DJNZ R7,DLAY DJNZ R6