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1、目 录摘 要1一 引 言2二 模糊控制器的设计32.1模糊控制的基本原理32.2模糊控制器的设计3三 模糊洗衣机控制系统电路63.1电源电路73.2洗衣机的状态检测电路73.3显示电路83.4输出电路83.5按键及报警电路93.6单片微型机MC68HC05SR39四 洗衣机物理量检测104.1浑浊度的检测104.2布量和布质的检测124.3水温检测12五 模糊洗衣机的模糊推理及控制软件135.1布量的检测和推理165.2布质的检测和推理175.3控制软件20六 小结21七 参考文献21黄石理工学院 课程设计报告摘要随着科技的不断进步，工业生产过程已经向大型化、精细化、现代化以及复杂性发展，一般
2、的常规控制方法已经不能满足实际生产的需求。智能型控制算法应运而生，在众多的算法中，模糊控制算法利用计算机来实现人的控制经验，是模糊理论与计算机技术、自动化技术相结合的产物，由于其良好的控制特性而得到了广泛应用。本报告叙述的是基于模糊逻辑控制的全自动洗衣机的设计，对模糊控制理论及其智能优化控制策略和方法上做了详尽的研究，建立了一种控制系统。在系统的构建中，应用单片微型机MC68HC05SR3作为核心控制部分，采用模糊控制算法进行控制。关键词：模糊控制、自动化技术、单片微型机MC68HC05SR3 AbstractThe abstract along with the technical unce
3、asing progress, the industrial production process already to the large scale, the fine refinement, the modernization as well as the complex development, the general convention control method already could not satisfy the actual production the demand.The intelligence control algorithm arises at the h
4、istoric moment, in the multitudinous algorithms, controls the algorithm to realize humans control experience fuzzily using the computer, is product which the fuzzy theory and the computer technology, the automated technology unify, obtained the widespread application as a result of its good control
5、characteristic. This report is based on fuzzy logic control design, automatic washing machine for fuzzy control theory and intelligent optimization control strategies and methods to do detailed research, establishing a control system. In the system of single-chip microcomputers in the application as
6、 part of the core control MC68HC05SR3, using fuzzy control.Key word: Fuzzy control, automated technology, Single-chip microcomputer MC68HC05SR3一 引言1965年美国自动控制理论专家L A Zadeh首次提出了模糊集合，1974年英国E H Mamdani首先将模糊控制应用于锅炉和蒸汽机的自动控制。目前，模糊控制作为20 世纪90年代的高新技术，得到非常广泛的应用，被公认为简单而有效的控制技术。模糊集合理论的提出，为处理具有模糊性的信息构筑了基本理论框架
7、和强有力的工具。模糊控制技术是近代控制理论中的一种高级策略和新颖技术。模糊控制技术基于模糊数学理论，通过模拟人的近似推理和综合决策过程，使控制算法的可控性、适应性和合理性提高，成为智能控制技术的一个重要分支。家用电器的自动化、智能化，尤其节能是最主要的发展方向。其控制正是一种难以建立精确数学模型的控制问题。传统全自动洗衣机从控制角度看，实际上是一台按事先设定好的参数进行顺序控制的机器。从这个意义上说，其“全自动”并不具有任何智能，它不能根据情况和条件的变化来改变参数。而模糊逻辑控制的全自动洗衣机向真正的智能化迈出了一大步，它的目标，则是要求根据所洗衣服的数量、种类和脏的程度来决定水的多少、水流
8、的强度和洗衣的时间，并可以动态地改变参数，以达到在洗干净衣服的情况下还要尽量不伤衣服、省电、省水、省时的目的；另外要求操作简单，任何人都可轻松的使用，即“一个按钮”一按就行；进一步还要求机器能“人性化”、对人“友好”，不要像个黑箱子，而能把其工作情况和过程显示出来。在模糊洗衣机中，人们只需把衣物放入机内，而衣物量、衣服质地、洗涤程序等都是由洗衣机自动识别和执行的。把人们从每次洗衣时按洗衣量选择水位、洗涤时间等繁琐工作中彻底解放出来。用MC6805R3控制的模糊洗衣机可以说是真正的全自动洗衣机。在整个控制过程中，单片机MC6805R3和模糊控制软件起了决定作用。二 模糊控制器的设计2.1 模糊控
9、制的基本原理模糊控制的基本原理可由图2.1表示，它的核心部分为模糊控制器，如图中虚线框中所示。模糊控制器的控制规则由计算机的程序实现，微机通过采样获取被控制量的精确值然后将此量与给定值比较得到误差信号E,一般误差信号E作为模糊控制器的输入量。把误差信号的精确量进行模糊化得到模糊量，误差E的模糊量可以响应的模糊语言表示。至此，得到模糊误差E的模糊语言集合的一个子集e。再由e和模糊控制规则根据推理合成规则进行决策，得到模糊控制量u。图2-1 模糊控制器原理框图2.2 模糊控制器的设计（1）精确量的模糊化模糊控制器的输入要求为模糊集合，因此需要将确定数模糊化。常用的方法有以下两种: 将确定数如看作模
10、糊集合的一个特例。此时，模糊集合只包含一个元素, =*,在该元素上的隶属度为，即=0 0 0 1 0 0 （2.1） 根据确定数及量化因子，由=*求得在基本论域-，上的量化等级；其次查找语言变量的赋值表，找出在元素上与最大隶属度对应的语言值所决定的模糊集合，该模糊集合就代表了确定数的迷糊化。（2） 模糊控制算法设计模糊控制算法，或称模糊控制规则，实质上是将操作者在控制过程中的手动操作策略加以总结而得到的模糊条件语句的集合。除了用模糊条件语句表达控制规则外，还可以用模糊控制状态表来表示。常见的模糊控制器结构如图2.2所示，其中分(a)、(b)、(c)分别对应单输入单输出模糊控制器、双输入单输出模
11、糊控制器、多输入单输出模糊控制器。模糊控制器模糊控制器 模糊控制器(a)单入单出模糊控制器 (b)双入单出模糊控制器 (c)多入单出模糊控制器图2-2 模糊控制器结构（3） 模糊控制状态表与查询表的建立由if E=NB or NM and EC=NB or NM then u=PB所确定的模糊关系可用式2.2写出，即： （2.2）如果令此刻采样所得到的实际误差量为e且误差的变化为ec，由式可以算出控制量为： （2.3）对于e及ec的隶属函数值对应于所量化的等级上取1，其余均取零，这样式2.3可以简化为： （2.4）式中，是模糊集合NBE和NME第i个元素的隶属度，而，是模糊集合NBEC和NME
12、C第j个元素的隶属度。同理，可以由其余各条语句分别求出控制量，控制量为模糊集合u，表示为： (2.5)由式2.5计算出的模糊控制量可以选用一种判决方法，如最大隶属度法，将控制量由模糊量变为精确量。由模糊条件语句表达的控制规则，可得出如表2-1所示的模糊控制状态表以及如表2-2所示的模糊控制器查询表表2-1模糊控制规则表NBNMNS0PSPMPBNBPBPBPBPBPM00NMPBPBPBPBPM00NSPMPMPMPM0NSNSN0PMPMPS0NSNMNMP0PMPMPS0NSNMNMPSPSPS0NMNMNMNMPM00NMNBNBNBNBPB00NMNBNBNBNB表2-2 模糊控制器查
13、询表-6-5-4-3-2-10123456-67676777442000-56666666442000-47676777442000-37666666320-1-1-1-24445444100-1-1-1-14445441000-3-2-104445110-1-1-1-4-4-404445110-1-1-1-4-4-41222200-1-4-4-3-4-4-4212120-3-4-4-4-3-4-4-430000-3-3-6-6-6-6-6-6-64000-2-4-4-7-7-7-6-7-6-75000-2-4-4-6-6-6-6-6-6-66000-2-4-4-7-7-7-6-7-6-7三
14、模糊洗衣机控制系统电路模糊洗衣机控制系统是以单片机位核心进行控制的电路。在模糊洗衣机中，所有模糊推理、模糊变换、模糊化、反模糊话等都是通过软件实现的。单片机内部不但存放了模糊控制软件，而且还执行这些软件。模糊控制实质上是通过单片机的软硬件以及一些外部电路结合起来实现的。模糊控制洗衣机控制电路如图3-1所示。它是以单片机MC68HC05SR3为核心的一个控制电路，也是一个模糊洗衣机的完整控制电路。图3-1模糊洗衣机控制电路3.1电源电路电源电路由变压器TF、桥式整流器、滤波电容和集成稳压电路7805组成。电源电路中还有二极管D1，它的作用于隔离滤波电容与桥式整流电路，以便进行过零检测。7805输
15、出的+5V电压和交流电源的一端相接，以组成双向晶闸管的直接触发电路。3.2洗衣机的状态检测电路状态检测电路一共有个。它们分别是内桶平衡检测电路、衣质衣量检测电路、过零检测电路、电源电压检测电路、温度检测电路、水位检测电路和浑浊度检测电路。1内桶平衡电路 由平衡开关K和电阻R35组成，它用于检测内桶运行时的状态是否平衡稳定。2衣质衣量检测电路 由电机M、二极管D4、D5电阻R21，以及光敏三极管T9和反相器7404组成。其中D4是发光二极管，它和T9组成光电耦合管，用于隔离交直流信号以及产行质和衣量信号。3过零检测电路由电机R1,R2，晶体管Tr和反相器7404组成。当桥式整流器产生全波整流信号
16、输出时，则马上通过R1送到晶体管Tr基极，当整流信号为正是地，则Tr导通，整流信号为零时，则Tr截止，Tr截止，Tr输出的信号再由7404反相之后送到单片机MC6805R3的INT端。很明显，蛤要电源过零就会产生中断请求信号。4电源电压检测电路由整流二极管D，滤波电容C和调整电位器W1组成。由于D2只是进行半波整流，所以，当电源下降时，电位器W的抽头也会较灵敏反映电源下降的情况。电源电压的变化情况由MC6805R3的AN0端才检测。5温度检测电路由MTS102、LM358和有关电阻电容组成。其中MTS102是温检测器，第一级LM358用作阻抗隔离器，第二级LM358用作放大器。检测结果送入到M
17、C6805R3的AN1端。6水位检测由电位器W3和相应的机械部件组成，当水位变化时会使W3的中心抽头产生位移，帮送入到MC6805R3的AN2端的信号大小也产生变化。7浑浊度检测电路由红处发光二极管D3和红外接收管Tr3和有关电阻组成，被检测的水从D3和Tr3之间流过，不同浑浊度的水从中流过时，使红外信号的强弱变化不同，帮送到MC6805R3的AN3端的信号大小反映了衣服的肮脏程度。3.3显示电路显示电路由晶体管TR10,TR11,TR12,TR13,发光二极管D6D12,7段发光二极管显示器;LED1,LED2,LED3和相应的电阻组成.其中晶体管TR10TR13是作为扫描开关管,用于选择D
18、6D7,LED1,LED2或LED3;而LED1LED3用于显示定时时间;D6D7用于显示洗衣机的现行工作状态。3.4输出电路输出控制电路时由触发电路和对应得晶闸管TR1TR5一共5路组成。每个触发电路包括一个晶体管和相关的电阻。每个触发电路都由PC口的一个I/O端口控制。PC3端口控制的触发电路用于触发晶体管TR5，这个晶闸管是排水阀L2的电源开关。当晶闸管TR5导通时，排水阀L2通电，是洗衣机排水。PC4端口控制的触发电路用于触发晶闸管TR4，他是进水阀L1的电源开关。当晶闸管TR4导通时，排水阀通电，洗衣机执行进水。PC5端口通过触发电路对晶闸管TR3进行控制。和晶闸管想连接的是洗涤剂投
19、入电机M1。当晶闸管TR3导通时，电机M1通电旋转，洗涤剂被挤入洗衣机中。PC6端口和PC7端口以及相应的触发电路分别控制晶闸管TR2和TR1.它们都是用于控制洗衣机的主电机，这个电机也是洗衣桶中的搅拌电机。PC6和PC7端口的输出信号只能为“00”、“01”、“10”三种，不允许为“11”，即PC6和PC7不能同时为高电平。当PC6、PC7状态为“00”时，主机不动；当PC6、PC7状态为“01”时，主电机往一个特定的方向旋转；当PC6、PC7状态为“10”时，主电机往反方向旋转。也就是说，PC6、PC7是主电机德尔正反方向控制端口。所有的双向晶闸管都工作在第2、3象限，采用负触发方式，故而
20、在电路中双向晶闸管MT1极接到单片机电源5V。当PC端口输出的是高电平时，端口连接的晶体管就会导通，对应双向晶闸管的门极G接地，从而触发晶闸管导通。3.5按键及报警电路控制电路中有是洗衣机全自动工作的起停按键；是功能选择按键，用于选择洗衣机的工作状态。3.6单片微型机MC68HC05SR3Motorola公司的单片机MC68HC05SR3由HCMOS工艺制成，是一种价格低廉的单片微型机。这种8位单片机内含有振荡器、CPU、RAM、ROM、并行I/O端口、定时器和A/D转换器。并行I/O端口有10mA的灌入和拉出电流能力，可以直接驱动LED发光二极管等需较大电流的器件。MC68HC05SR3的特
21、性主要有如下特点：18位结构；2引脚与MC6805R3兼容；3有stop、wait省电方式；43840B的用户ROM（MC68HC05SR3是带加密位的3840B的EPROM型单片机）；5192B的RAM（堆栈有64B）；632个双向I/O口（接通电源时PD5PD0为A/D输入）；78位定时器，带有7位预定标器（同MC6805R3）；8片内晶振电路，RC振荡方式下有片内电容；9二次软件可编程外部中断引线；10端口B有直接驱动LED的能力；11端口A、B、C口有可编程上拉电阻；124通道8位A/D转换器；13低电压复位功能；14、内部有100k上拉电阻；15单片工作、自检以及扩展检验方式；16有
22、40引脚DIP、42引脚SDIP和44引脚QFP几种封装方式。四 洗衣机物理量检测洗衣机在洗衣过程中起到决定作用的物理量有布质，布量，浑浊度，水温等四种。这些物理量都需要采用一定的方法检测出来，并且转换成单片机MC6805R3能接受的形式送入单片机中，才能进行处理和执行模糊推理。4.1浑浊度的检测义务的脏度，和洗净程度等都要需要检测，以便惊醒工作过程的整定和控制。浑浊度的检测是采用红外光电传感器来完成的。利用红外线在水中的透光率和时间的关系，通过模糊推理，以得出检测的结果，而这个结果就可以用于控制推理。图4-1浑浊度检测原理浑浊度检测器的结构和安装情况如图4-1所示。红外线发射管和红外接收管分
23、别安装在排水管的两侧；在红外发射管中通过定量的稳定电流，使红外线以一定的强度系去昂外发射。红外线穿透排水管中的水，并传送到红外接收管中。当水浑浊程度不同时，红外线穿透水的程度也有所不同。这样，红外接收管所收到的红外线强度就反映了水的浑浊程度。在图4-1中，(a)(b)(c)分别表示浑浊度检测原理的有关情况。图4-1（a）给出的是浑浊度检测器在排水管两侧的安装示意图，在排水阀关闭时，则红外发射管和接收管说对应的排水管中的水和洗衣桶中的水相连，并感应了水的浑浊度。图4-1（b）表示水较浑浊时红外线透光率的情况。图4-1（c）表示水较净透光率高的情况。按照红外线管所接收到的红外线强度，则可以相应得出
24、水的浑浊度。通过大量的不同实验情况，从而得到在不同的洗涤过程中水的浑浊情况，影响水的浑浊度的有关因素，以及水的红外透光率的变化情况之间的关系。这种关系如图4-2（a）所示。图4-2透光率和有关因素在图4-2中，给出了洗涤过程，轻重不同污垢程度的义务洗涤时有关过程，不同类型污垢，不同洗涤剂时的透光率情况。在图4-2（a)中给出了洗涤开始到漂洗结束的整个过程透光率的变化曲线。从曲线看出，随着洗涤的开始，义务中的污垢物溶解于水，使透光率下降；同时随着洗涤剂的投入，义务中的污垢进一步溶解和脱落于水，故透光率进一步下降；并到达一个最低值；然后，随着漂洗的进行，义务变干净，水质也变清，从而使红外透光率渐渐
25、升高，最后达到初始值。一般而言，当透光率再次达到初始值时，说摩纳哥义务洗涤干净，这是可以停止漂洗。图4-2(b)表示了衣物轻度污脏时，进行洗涤时红外线透光率的变化曲线。重污时，透光率较差；轻污时，透光率较高；利用这种特别可以判别衣物的污脏程度。图4-2（c）表示了衣物的污脏性质。油污时透光率较高，泥污时透光率较低。图4-2（d）表示了洗涤剂的类型。液体洗涤剂透光率较高，粉剂洗涤剂透光率较低。按图4-2给出了透光率曲线，就可以根据洗衣机中水的透光率来判别衣物的污脏程度，污脏性质以及洗涤剂的种类。从而可以按此去进行洗涤过程的控制。4.2布量和布质的检测布量和布质的检测是在洗涤之前进行的。在水位为一
26、定的时候，布量和布质的不同就会产生不同的布阻抗。通过给定一定的水位，然后在这个给定水位的条件下使主电机进行间断旋转，则不同布阻抗就会使主电机制动的性能不同，利用主电机在不同布阻抗时的制动特性就可以推断出布质和布量。图4-3布量布质的布阻抗从图4-3中可知,硬质布和软质的布阻有较大的区别在布量相同时，硬质布的布阻抗比软质布的高在布质为kg时,硬质布的布阻抗较高,软质布的布阻较低.一般而言,在布量相同时,硬质布的阻抗约比软质布高一倍.在进行布质和布量检测时,首先注入一定的水位,然后启动主电动机旋转,接着断电让主电动机以惯性继续运转直到停止.在主电机断电的时间内,由于主电机的惯性,所以它处于发电机的
27、状态,并且会产生感应电势输出.随着布阻抗的大小不同,主电机处于发电机的状态时间长短不同.当然,主电机发电时间长,布阻抗就小,主电机发电时间就短,布阻抗就高。4.3水温检测水温检测由温度检测器MTS102执行.由于MTS102有线性度好,对温度敏感等特点,故采用它对常温检测有较大的优点.在电路中,采用二个运算放大器对MTA102的输出信号进行处理,一个用于隔离阻抗,一个用于信号的放大.着个电路结构如图1的AN1端所接的电路.水温一般为440度;在一些特殊的洗衣机中有时会加入热水,则水温较高.但水温不会超过60度.因为水的温度太高对衣服有很大的影响。五 模糊洗衣机的模糊推理及控制软件 在模糊洗衣机
28、中，浑浊度，布质，布量等都是通过对现行状态的检测，在通过模糊推理得出的在模糊推理中，需要考虑推理的前件和后件，也就是推理的输入条件和输出结果在模糊洗衣机中，主要是考虑布质，布量，水温和肮脏程度着几个条件，而从这些条件求取水位，洗涤时间和水流，漂洗方式和脱水时间等故而，模糊洗衣机的推理如图5-1所示。图5-1模糊洗衣机的模糊推理在模糊洗衣机中,布质和布量是无法通过物理传感器测出的;所以,它们的求取都是采用间接的方法.布质，布量和洗涤的过程有很大的关系.从一般人们的经验知道,布质是绵质,则洗涤会困难一些;布质如果是化学纤维,则困难会小一些.布量多一些,则洗涤过程要长一些,反之短一些.所以,除了肮脏
29、度之外,模糊推理还考虑布质和布量.从图5-1中可以看出,模糊洗衣机是一个多输入多输出的模糊推理和控制系统.在实际中,模糊推理的前件和后件之间的相关关系对于不同的因素而有所不同. 例如，肮脏程度和水温可以确定洗涤剂投放的量剂和洗涤时间，而布量、布质等可以确定水位和水流、脱水时间等。因此，在推理中把有关前件和后件进行处理。这种处理分成主要因素推理和顺序因素推理两种。通过这两种推理处理，不但使推理变得较为简单，而且可以在众多因素中清晰的区别出连锁关系的因素。考虑到洗衣过程中的两种情况，一种是静态的，即洗涤剂浓度；另一种是动态的，即洗衣水流及时间。故而推理分两大部分，这也就是洗涤剂浓度推理和洗衣推理。
30、在洗涤剂浓度推理中，其规则如下：如果浑浊度高，则洗涤剂投入量大；如果浑浊度偏高，则洗涤剂投入量偏大；如果浑浊度低，则洗涤剂投入量小；在洗衣推理中，推理规则如下：如果布量少，布质以化纤偏多，而且水温高；则水流为特弱，洗涤时间特短；如果布量多，布质以棉布偏多，而且水温低；则吧水流定义为特弱，洗涤时间定为特长；如果布量多，布质以棉布偏多，而且水温低；则把水流定为特弱，洗涤时间定为特长；洗衣推理如表5-1所示：表5-1洗衣机的模糊推理他给出了洗衣机推理的所有规则。很明显这些规则的前见有三个因素，后件有两个因素。故它们也是一种多输入多输出的推理。对于输入量，即前件，各个因素的模糊量定义不同。布量的模糊量
31、为多中少；水温的模糊量为高中低；而布质的模糊量为棉布偏多，棉布化纤各半，化纤偏多；而输出量，即后件中，水流的模糊量取特强，强，中，弱，特弱；时间的模糊量取特长，长，中，短，特短；在上述的模糊量中，各自的隶属函数都不同。水温，布质和时间的模糊量如图5-2所示。图5-2水温、布量和时间的模糊量在图5-2中，水温的模糊量是采用梯形隶属函数的；同样，布量的模糊量也是用梯形隶属函数；对于时间而言，其模糊量则是采用三角形隶属函数。在模糊推理中，模糊量的其范围选取起到很大的作用，而其形状所起的作用和范围相比就小的很多。不过，从模糊逻辑的角度讲，梯形隶属函数在推理中对特定的元素做得到的隶属度就会较多的机会为1
32、或者较大；而三角形隶属函数的隶属度就会较小。对于主要因素推理和顺序因素推理这两种推理，它们之间是有这隐含的推理关系的。主要因素推理是以采用人的思维中的主要因素起到决定作用原理执行的。在这种原理中，抛弃各种次要因素，以见米欧那个的形式产生因素少的推理规则，便于进行处理。顺序因素推理则是把前一种推理的结果作为本次推理的前件，从而推理出新的结果。在洗衣机中，如果考虑浑浊度，洗涤剂投入量，水流，洗涤时间等因素的推理。作为主要因素推理显然有：如果浑浊度搞，洗涤剂投入量大；.而在表1中也看出另一种主要因素推理有：如果布量多，布质以棉布偏多；而且水温高；则水流为强，洗涤时间为中；.但实际上，洗涤投入量大时，
33、要求洗涤时间较长才能较长才能洗的干净。故还需考虑顺序因素推理：如果洗涤剂投入量大，则洗涤时间长；如果洗涤剂投入量中，则洗涤时间中；.当顺序推理和主要因素推理推出的某一个后件因素的隶属度不同时，则采用Max原则处理；而得到某个后件的模糊量不同时，则采用大者优先的原则处理。5.1布量的检测和推理在模糊洗衣机推理中,布量的检测和判定是一个极其重要的功能,它对洗涤过程有极大的影响.在检测电路中,布量是通过是通过对洗衣机停电时其电机的惯性转动来判定的,通常检测的就是洗衣机在被洗衣物时,进行恒定转动后在停机,随后检测出电机惯性转动时的产生的发电机效应的电压周波数;并以这个周波去判定布量的多少.检测电路对洗
34、衣机电机惯性转动产生的电压周波进行门槛鉴别和整形和产生脉冲信号,单片机就是根据这些脉冲数来判别布量的多少,检测出的脉冲数和布量的关系如图5-3所示.从图可以看出,她们的关系上有一定的线性关系;且脉冲数多,则布量少,反之亦然.图5-3脉冲数和布量的关系实际中,由于洗衣机的生产工艺,使用时间,使用环境等因数上有很大的不同所以不容易保证洗衣机的性能和工作完全一致.所以是无法用一个简单的线性方程表示脉冲数和布量的关系.因此,布量的判断还需要进行模糊推理.在模糊推理中,对脉冲数和布量分别取5种模糊量.脉冲数取很多().中多().中().小().它们的隶属函数如图5-4所示. 图5-4布量与脉冲数模糊量根
35、据布量和脉冲数所取的模糊量,则可以的到模糊推理如下:If m=VL then w=SIf m=ML then w=MSIf m=M then w=MIf m=MM then w=MBIf m=VM then w=B在实际中,一旦检测出脉冲数,则可以从对于的模糊量和模糊规则,采用Max-Min推理原则最后推断出布量.并吧推断出的布量用于进行洗涤过程的推理。5.2布质的检测和推理布质分为化学纤维,化学纤维和棉混纺,软质棉布,硬质棉布4个不同的质地。在进行布质检测时,其检测原理和布量检测一样;不过布质检测的进水较多,因为要考虑布对水的吸收情况.在布质检测时,洗衣机先执行进水操作,这时洗衣机所进的水是
36、比布量识别要多.友谊进水较多,所以电机在停电之后的只动性比较强;检测电路得脉冲数也较少.在布质检测和布质检测时，不同布质所得到的脉冲数如图5-5所示。从图中可知，两种过程中说得的脉冲数差值化学纤维最小，混纺纤维居中，棉布最大。用P1表示布量检测时的脉冲数，P2表示布质检测时的脉冲数，只有脉冲数差值P0；P0=P1-P2考虑脉冲差P0的模糊量可以取“大”、“中”、“小”这三种。图5-5布量、布质和检测脉冲数所得的脉冲差模糊量如图5-6所示。图5-6 脉冲差和布质模糊量对于布质，从布的结构来说，从纯化学纤维开始，混纺纤维中化学纤维和棉纤维的比例从多到少，最后过度到纯棉纤维。这种布置分布情况可以取三
37、种模糊量，即化学纤维，混纺纤维，棉纤维。这些模糊量也如图5-6所示。根据脉冲差P0和布质模糊量，可以得到脉冲差P0和布质Q之间的推理了规则；If P0=S then Q=CH If P0=M then Q=MIX If P0=L then Q=COT对上述推理规则采用Max-Min原则,采到的结果进行反复模糊化.绵质的布料有多种纺织品,它们的软硬程度都不同.所以,洗涤的过程也不尽相同.棉质检测的时候,利用脉冲差识别出纤维,混纺和棉纤之后;接着对水位进行检测,以确定棉质衣料是属于软质还是硬质棉布.它们的吸水情况如图5-7示.图5-7软、硬棉衣物吸水情况用W1表示布质测定前水位,用W2表示布质测定
38、后的水位,则有水位差W0: W0=W1-W2对于水位差W0可以取3种模糊量,它们分别是大,中,小;这些模糊量的隶属函数如图5-8中所示.对于棉衣服的质地类型可以取3种模糊量,它们分别是软质,中质,硬质;这些模糊量也如图5-8示.从水位和棉布质地的相应情况,可以得到从水位差W0推 图5-8水位差和棉布的模糊量断出棉布质地CQ的推断规则;If P0=S then Q=SQ If P0=M then Q=MQ If P0=L then Q=HQ从上面推理规则得到的棉布质地,可采用Max-Min方法进行实际求取,而结果则可用重心法进行反模糊化,从而得出具体的软硬程度.根据推理得到的布质和布量模糊量,就
39、可以去推理出相应的洗涤过程,表1给出的推理就是采用布质和布量的模糊量作为推理前件,从而得出推理结果.5.3 控制软件控制软件由主程序、各种子程序和中断服务程序组成。主控程序如图5-9所示。图5-9 控制软件框图所有模糊推理在洗涤之前都基本执行完毕，所以，在程序一般判别出事启动之后，就开始进行一系列的检测工作和推理工作。在推理工作完毕之后，开始进入洗涤过程。在洗涤过程中如果产生故障则系统会执行报警。六 小结为期两周的计算机控制课程设计结束了，这次我的课题是“模糊控制的洗衣机”，刚开始确实不怎么有头绪，在老师细心的指导下和同学们的帮助下，如期完成了设计任务。这期间感触颇多。刚接触这个题目时仅仅只有
40、一个感性的认识，后来通过查阅资料，渐渐地有了一个思路。接下来就是方案论证了。这期间我有了几套方案，经过老师的审核和同学们的讨论，最后确定了这个最终的方案。本以为方案论证一完成就成功了一半，但是在实际过程中，总会遇到各种问题。包括各种芯片的选择匹配问题，以及算法的设计，本以为自己的算法很完美，但是最后却发现没有考虑硬件的限制，只得重新再来。还有就是模型的建立，因为以前这方面的经验比较缺乏，所以很困难，只能去请教老师和其他有经验的学长，在他们的帮助下，我自己也到处查资料，模型终于建立起来了。还有就是画CAD图，因为长时间没使用的缘故，开始时用的不怎么熟练，后来就游刃有余了。两周时间很快就过去了，这
41、期间我学会了很多东西，对于控制系统的认识也有了一个升华。感谢胡老师和皮老师的悉心指导和同学们的帮助，正是因为你们的奉献，我才顺利的完成了本次课程设计。七 参考文献1、电气与电子信息工程学院 单片机实验指导书 2、熊静琪. 计算机控制技术北京:电子工业出版社,2003.3、黄忠霖. 控制系统MATIAB计算及仿真北京:国防工业出版社, 2004.4、王建华. 计算机控制技术北京:高等教育出版社. 2008.25、袁秀英. 组态控制技术北京：电子工业出版社. 2007.76、薛迎成. 工控机及组态控制技术原理与应用北京：中国电力出版社. 2007.77、于海生. 计算机控制技术北京:机械工业出版社. 2007.128、施宝华. 计算机控制技术武汉：华中科技大学出版社. 2007.322
