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传感器在模糊控制洗衣机中的应用研究
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2009-03-23
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模糊控制是首先对控制对象按照人们的经验总结出模糊规则,然后由单片机对这些信息按照模糊规则做出决策来完成自动控制。 首先,本文将概述模糊控制的基本原理和特点,并研究模糊控制在洗衣机中的应用方面。例如,在洗涤衣物过程中,衣物的多少,面料的软硬等都是模糊量,所以首先做大量的实验,总结出人为的洗涤方式,从而形成模糊控制规则。 其次,本文将根据模糊控制原理对洗衣机的水位控制进行具体的研究,具体主要是模糊传感器的应用,即利用模糊传感器实现对洗衣机水位的测量,并把得到的数据经单片机A/D转换后,输出结果。 最后,通过MATLAB仿真器在实际设计中的应用,模拟研究是模糊洗衣机加水和排水的模糊控制。通过建立模糊推理系统,完成模拟量的函数关系及函数图像,验证得出模糊传感器较以往的传感器更加智能化,便捷化,为人们的生活节约了许多不必要的麻烦。 关键词:模糊控制,隶属度函数,模糊推理系统,模糊传感器
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传感器在模糊控制洗衣机中的应用研究
第 I 页
传感器在模糊控制洗衣机中的应用研究
摘 要
模糊控制是首先对控制对象按照人们的经验总结出模糊规则 ,然后由单片机对这些
信息按照模糊规则做出决策来完成自动控制。
首先,本文将概述模糊控制的基本原理和特点,并研究模糊控制在洗衣机中的应
用方面。例如,在洗涤衣物过程中,衣物的多少,面料的软硬等都是模糊量,所以首
先做大量的实验,总结出人为的洗涤方式,从而形成模糊控制规则。
其次,本文将根据模糊控制原理对洗衣机的水位控制进行具体的研究,具体主要
是模糊传感器的应用,即利用模糊传感器实现对洗衣机水位的测量,并把得到的数据
经单片机 A/D 转换后,输出结果。
最后,通过 MATLAB 仿真器在实际设计中的应用,模拟研究是模糊洗衣机加水和
排水的模糊控制。通过建立模糊推理系统,完成模拟量的函数关系及函数图像,验证
得出模糊传感器较以往的传感器更加智能化,便捷化,为人们的生活节约了许多不必
要的麻烦。
关键词:模糊控制,隶属度函数,模糊推理系统,模糊传感器
第 II 页
The Sensors applied research in the fuzzy control of washing machines
Author:Zhang danyang
Tutor:He jintian
Abstract
According to people's experience, the fuzzy control summarizes the fuzzy rule to the
controlled member at first, and then according to the fuzzy rule, it makes the decision-making
to complete the automatic control by the monolithic integrated circuit to this information.
First, this article will outline the fuzzy control the basic principle and the characteristic, and
elaborates the fuzzy control in washer's application aspect. For example, in the clothing
washing process, the fuzzy quantity contains how many clothing's, the lining soft or hard and
so on, therefore first does the massive experiments, and summarizes the artificial wash way,
thus forms the fuzzy control rule.
Next, according to the fuzzy control this article will act principle to conduct the concrete
research to washer's water monitor, which is mainly the fuzzy sensor's application
specifically, namely the use fuzzy sensor realizes to the washer water level survey, and the
data which obtains after the monolithic integrated circuit A/D transformation will be put out.
Finally, the simulator study is the fuzzy washer watering and the draining water fuzzy
control through the MATLAB simulator's in actual design application. Through the
establishment fuzzy reasoning system, the simulation quantity completes the functional
relations and the function image, and the confirmation obtains the fuzzy sensor former sensor
more intellectualized, convenient, saved many nonessential troubles for people's life.
Key words: Fuzzy control, Membership function, fuzzy inference system,Fuzzy sensor
第 III 页
目 录
1 绪 论...................................................................................................................................................................1
1.1 课题背景及目的.............................................................................................................................................1
1.2 国内外研究情况.............................................................................................................................................1
1.3 课题研究方法.................................................................................................................................................2
1.4 论文构成及研究内容.....................................................................................................................................3
2 模糊控制及相关知识........................................................................................................................................4
2.1 模糊语言的符号描述.....................................................................................................................................4
2.2 模糊控制的基础知识.....................................................................................................................................5
2.2.1 模糊传感器的基础知识..............................................................................................................................5
2.2.2 模糊传感器的实现方法..............................................................................................................................6
2.2.3 FOULLOY 算法简介......................................................................................................................................7
3 模糊洗衣机的水位控制设计............................................................................................................................8
3.1 模糊控制洗衣机的工作流程.........................................................................................................................8
3.2 模糊洗衣机的水位控制的研究设计过程.....................................................................................................9
3.3 传感器的选择与应用.....................................................................................................................................9
3.3.1 由集成硅压力传感器 MPX5100A 构成的压力调节系统.........................................................................9
3.3.2 MAX1463 数字传感器信号处理器..........................................................................................................11
3.3.3 压力传感器测量电路................................................................................................................................11
3.3.4 传感器电桥工作原理................................................................................................................................12
3.4 定量分析和计算...........................................................................................................................................12
3.4.1; 测量电路和量程调整...............................................................................................................................12
3.4.2 零点调整和迁移电路................................................................................................................................13
3.5 单片机 ADC0809.........................................................................................................................................14
3.5.1 芯片简介....................................................................................................................................................14
3.5.2 元件设计连线............................................................................................................................................14
3.5.3 原理图........................................................................................................................................................15
3.6 运用 MATALAB 实现的水位控制仿真......................................................................................................15
3.6.1 建立模糊推理系统(FIS)...........................................................................................................................16
3.6.2 模糊控制的 SIMULINK 仿真......................................................................................................................17
3.6.3 洗衣机水缸加水时的 SIMULINK 仿真......................................................................................................17
3.6.4 洗衣机洗涤加水和排水 SIMULINK 仿真..................................................................................................18
结 论....................................................................................................................................................................20
致 谢....................................................................................................................................................................21
参考文献.............................................................................................................................................................22
附录.....................................................................................................................................................................23
第 1 页
1 绪 论
1.1 课题背景及目的
; 1964 年美国的 L.A.Zadeh 教授创立了模糊集合理论,1974 年英国的 E.HMamdani 研制
出第一个模糊控制器。模糊控制不需要了解对象的精确数学模型,根据专家知识进行控
制,近十年来得到了广泛的应用。
模糊控制系统是一种自动控制系统,它是以模糊数学、模糊语言形式的知识表示和
模糊逻辑推理为理论基础,采用计算机控制技术构成的一种具有闭环结构的数字控制系
统。它的组成核心是具有智能性的模糊控制器,无疑,模糊逻辑控制系统是一种典型的智
能控制系统,在控制原理上它应用模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理知识 ,模拟
人的模糊思维方法,对复杂过程进行控制。模糊控制系统基本结构如图 1.1 所示。从图
上可以看出,模糊控制系统的主要部件是模糊化过程、模糊推理和决策(含知识库和规则
库的形成)和反模糊化。在结构上与传统的控制系统没有太大差别。主要不同之处在于
模糊控制系统采用了模糊控制器。
图 1.1 模糊控制的基本结构
1.2 国内外研究情况
随着科技的飞速发展,更多的新兴技术和新兴企业不断孕育而生,模糊技术就是其
中的显著代表,作为模拟人类思维而转化为机械自动化运作的主要依托技术,模糊技
术的发展速度令人惊叹,现如今已逐步取代原始手工机械操作,并越来越多的运用到
了人们的日常生活之中。以下是我通过网络以及书籍搜集到的一些关于国内外模糊控
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