全自动洗衣机的模糊控制分析

仪器科学,机械工程,冶金工程,动力工程

第２３卷第５期

ＶＯＩ．２３Ｎｏ．５

重庆工学院学报（自然科学）

ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｏｎｇｑｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆ

．

２００９年５月

Ｍａｙ２００９

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ）

全自动洗衣机的模糊控制分析

刘

贺，余成波，张方方

（重庆理工大学远程测试与控制技术研究所，重庆４０００５０）

摘要：对全自动洗衣机的模糊控制进行了分析，详细介绍了如何定义洗衣机的模糊控制输入、输出量．根据专家知识和手动操作人员长期积累的经验，给出了模糊控制的具体规则．以确定洗衣机洗涤时间为例，利用Ｍａｔｌａｂ进行了仿真研究，采用取小运算对模糊规则进行推理，并采用最大平均法得到反模糊化结果，所得结果与理论计算结果接近相同．关键词：全自动洗衣机；模糊控制；模糊推理中图分类号：ＴＰ２７３＋．４

文献标识码：Ａ

文章编号：１６７１—０９２４（２００９）０５—０１ｌｌ—０４

Ａｎａｌｙｓｉｓ

ｏｎ

ＦｕｚｚｙＣｏｎｔｒｏｌｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｃ

ＷａｓｈｉｎｇＭａｃｈｉｎｅ

ＬＩＵＨｅ，ＹＵＣｈｅｎｇ—ｂｏ，ＺＨＡＮＧＦａｎｇ—ｆａｎｇ

（ＲｅｍｏｔｅＴｅｓｔｉｎｇ

ａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ

ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ

４０００５０，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌｏｆａｕｔｏｍａｔｉｃｗａｓｈｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｗａｙｓｈｏｗ

ｔｏ

ｔｏ

ｄｅｆｉｎｅｉｎｐｕｔａｎｄｏｕｔｐｕｔｑｕａｎｔｉｔｙｏｆｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌ

Ｏｉｌ

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ａｒｅ

ｅｘｐｅｒｔｇｋｎｏｗｌｅｄｇｅａｎｄｏｐｅｒａｔｏｒ＇ｓｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ，ｔｈｅｆｕｚｚｙｒｕｌｅｓ

ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔａｋｉｎｇｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ

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ｍｉｎｏｒ

ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃｔｏｉｎｆｅｒｅｎｃｅｔｈｅｆｕｚｚｙｒｕｌｅｓ，ａｎｄａｄｏｐｔｓａｖｅｒａｇｅｍａｘｉｍａｌｔｏｇｅｔｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆｏｐｐｏｓｅｄ

ａｒｅ

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｕｔｏｍａｔｉｃｗａｓｈｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ；ｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌ；ｆｕｚｚｙｉｎｆｅｒｅｎｃｅ

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

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

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

启动开关，剩下的工作就交给洗衣机去完成．全自

动洗衣机能够完成除开启电源、放取衣物之外的全部功能，并保证高质量的洗涤效果．模糊控制器

收稿日期：２００９—０１—０９

基金项目：重庆市教委科学技术研究项目（ＫＪ０７０６２０）；重庆市自然科学基金计划重点项目（ＣＳＴＣ，２１Ｘ玎ＢＡ２０２３）．

作者简介：刘贺（１９８５一），男，江苏徐州人，硕士研究生，主要从事信号与信息处理方面的研究．

万方数据

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重庆工学院学报

是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，因此不必建立精确的数学模型．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．

１

全自动洗衣机的一般模糊控制原理

图１所示为全自动洗衣机模糊控制原理框

图．首先，由几组传感器检测衣物上的信息，然后经过模糊化后确定衣质、衣量等信息的隶属度．再经过模糊推理和反模糊化的合成推理，最终得到

洗涤时间、水位高低等控制输出量．

模糊控制器

１查堕ｒ

模

反饱亚模

１至三卜

糊

模糊

÷［匦推

糊化

１堕寸

叫面砷

化

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理

叮泵ｉ赢司

图１全自动洗衣机模糊控制原理框图

１．１模糊控制输入量

模糊控制输入量是模糊推理的前件，对于全自动洗衣机模糊控制器而言，主要有衣质、衣量、脏污程度和脏污性质４个输入量．这４个输入量的模糊子集隶属函数可定义为：衣质，论域的语言值定义为棉、棉纤、纤３种；衣量，论域的语言值定义为多、中多、中少、少４种；脏污程度，论域的语言值定义为很脏、一般脏、不太脏３种；脏污性质，论域的语言值定义为油性、中性和泥性３种１．２模糊控制的输出量

模糊控制的输出是模糊推理的后件，对于全自动洗衣机模糊控制器而言，主要包括水位、洗涤时间、洗涤剂投放量和水流强度４个量．这４个输出量的模糊子集隶属函数可定义为：洗涤剂投放量，论域的语言值定义为很少、少、中、多和很多５种；洗涤时间，论域的语言值定义为很短、短、中、长、很长５种；水位高低，论域的语言值定义为很低、低、高、很高４种；水流强度，论域的语言值定义为弱、中和强３种．

万方数据

１．３模糊控制规则

模糊控制器的规则库是基于专家知识和手动操作人员长期积累的经验，是按人的直觉推理的一种语言表示形式．通常有一系列的关系词连接而成，如ＩＦ—ＴＨＥＮ，ＥｌＳＥ等．为了简明表示模糊规则，将上述模糊控制输出量用数字表示．例如：洗涤时

间（很短、短、中、长、很长）＝（１、２、３、４、５），其余３个输出量表示与此类似，当输出量论域为３种时，则用３个数字表示．根据专家的经验并结合衣物的实际洗涤情况，可得到如表１所示的模糊控制规则．

表ｌ全自动洗衣机模糊控制规则

衣物很脏一般脏不太脏

衣质衣量油污泥污油污泥污油污泥污

多４５５３

４５５３４３５３４３５３４３４３４３４３中多３

５５３

３４５３

３３４２

３３３２

３２３２

３２３２

棉

中少２

４５３

２３４２２３４２２３４２２２３２２１２２少

１３４２

ｌ２３２１２３２１２２２ｌ１１１ｌ１１１多４５５３４４５３４３５３４

３４３

４３４２４２４２中多３

５５３３４５３３４４２３３４２

３２３２３２３２棉纤

申少２

４４２

２３４２２３３２２２３２２２２１２１ｌｌ少

ｌ３３２

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