【正文】 參考文獻(xiàn) [1] 韓峻峰 ． 模糊控制技術(shù) ． 重慶：重慶大學(xué)出版社 ,2020 [2] 李剛民 ． 單片機(jī)原理及實(shí)用技術(shù) ． 高等教育出版社，北京： 2020 [3] 汪壽基．微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)及應(yīng)用．成都：成都科大出版社， 1985 [4] 渚靜等．模糊控制原理與應(yīng)用．北京：機(jī)械工 業(yè)出版杜， 1995 [5] 徐承宗．模糊控制理論與實(shí)踐．北京：地震出版社， 1998 [6] 王耀南．智能控制系統(tǒng)．長沙：湖南大學(xué)出版社， 1996 [7] 陳維南．計(jì)算機(jī)控制技術(shù) .北京：國防工業(yè)出版社， 1979 [8] 梁夢蘭 ． 表面活性劑和洗滌劑制備、性質(zhì)、應(yīng)用 .北京 :科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社 ,1990 [9]馮冬青 .模糊智能控制 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社 ,1998 [10] Richard C .Dorf Robert . Modern Control System. 科學(xué)出版社 [11] Michel Bidoit,Peter . The SteamBoiler Control System. Lecture Notes in puter Science. volume 2900/2020 。 另外，感謝學(xué)校給予我這樣一次機(jī)會，能夠獨(dú)立地完成一個課題，并在這個過 程當(dāng)中，給予我們各種方便，使我們在即將離校的最后一段時(shí)間里，能夠更多學(xué)習(xí)一些實(shí)踐應(yīng)用知識，增強(qiáng)了我們實(shí)踐操作和動手應(yīng)用能力，提高了獨(dú)立思考的能力。 本文的工作是在導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)和同學(xué)們的熱情幫助下完成的，從論文的選題、開題、思路的分析，以及到論文的撰寫、審閱，都積聚了導(dǎo)師和同學(xué)的心血。模糊控制技術(shù)是家電產(chǎn)品發(fā)展的趨勢 ,也是家電產(chǎn)品智能化、綠色化、節(jié)能化的保 使用該技術(shù)將在不增加生產(chǎn)成本的前提下 ，使洗衣機(jī)的性能得到較大程度的提高 , 從而使生產(chǎn)廠家處于競爭的有利地位。實(shí)踐表明，采用模糊控制技術(shù)的智能洗衣機(jī)在洗滌效果和節(jié)能等方面優(yōu)于傳統(tǒng)洗衣機(jī)。 模糊控制技術(shù)在家用電器領(lǐng)域的運(yùn)用有著廣闊的前景，智能家電正成為模糊控制技術(shù)運(yùn)用的一個新領(lǐng)域。 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，通過對輸入量模糊化后，根據(jù)一定的模糊控制規(guī)則，決定對被控對象采用相應(yīng)的控制策略。 其次，設(shè)法讓洗衣機(jī)模仿人們的經(jīng)驗(yàn)去工作。 實(shí)現(xiàn)模糊控制洗衣機(jī)的以上功能，本文采用了一下方法 首先 ，硬件方面使 用 了 各種傳感器不斷的檢測相關(guān)的狀態(tài)，以作為控制的依據(jù)。 圖 57 模糊控制 全自動洗衣機(jī)的主程序 上電復(fù)位 初始化 啟動？ 10min 無人干預(yù) 是否自檢？ 手動？ 自動程序 結(jié)束提示 延時(shí) 5s 自動斷電 自檢程序 自動斷電 鍵盤管理 手動程序 Y Y Y N N N N Y 圖 58 布質(zhì)布量檢測子程序 斷電開始 取脈寬 啟動 T1 有下降標(biāo)志 INT1 為 1 脈沖數(shù)加 1 求周期 取 T0 時(shí)間 停止時(shí)間到 INT1 為 1 清下標(biāo)志位 停止 T1 子程序返回 置 下 降 標(biāo) 志 N N Y Y N Y N Y 圖 59 脈沖信息測量子程序 斷電開始 取脈寬 啟動 T1 有下降標(biāo)志 INT1 為 1 脈沖數(shù)加 1 求周期 取 T0 時(shí)間 停止時(shí)間到 INT1 為 1 清下標(biāo)志位 停止 T1 子程序返回 置 下 降 標(biāo) 志 N N Y Y N Y N Y 6 結(jié)束語 本文 將模糊智能控制引入全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)中 ,根據(jù)洗衣機(jī)工作原理和特性 ,重點(diǎn)闡述了模糊控制的模糊規(guī)則和模糊推理 ,以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件與軟件 ,并給出了該系統(tǒng) 的硬件框圖和軟件流程圖。 這里只把 主程序和部分子程序做一下簡單介紹。次一級的功能模塊主要有洗滌程序模塊、進(jìn)水程序模塊、清洗程序模塊、排水程序模塊、脫水程序模塊、補(bǔ)水程序模塊、故障報(bào)警顯示模塊。 輸 入 量 輸 出 量 棉制品偏多 棉和化纖制品各半 化纖制品偏多 偏低 中等 偏高 偏低 中等 偏高 偏低 中等 偏高 偏大 水流 特強(qiáng) 強(qiáng) 強(qiáng) 強(qiáng) 強(qiáng) 中 中 中 中 時(shí)間 特長 長 長 長 長 中 長 中 中 中等 水流 中 中 中 中 中 中 中 弱 弱 時(shí)間 長 中 短 長 中 中 中 中 短 偏小 水流 弱 弱 弱 弱 弱 弱 弱 弱 特弱 時(shí)間 中 中 短 中 短 短 中 短 特短 表 51 模糊控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 全自動洗衣機(jī)模糊控制的軟件系統(tǒng) 比較復(fù)雜 , 為了最大限度地減小程序的容量 , 本文采用了以功能子程序模塊為基礎(chǔ)的積木式軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。 規(guī)則 3：如果負(fù)載中等，質(zhì)料棉和化纖制品各半，且水溫中等，那么就將水流調(diào)中等，洗滌時(shí)間也調(diào)中等。顯然，它們之間存在下列模糊關(guān)系： 規(guī)則 1：如果負(fù)載小，質(zhì)料化纖制品偏多，且水溫偏高，那么就將水流調(diào)弱，洗滌時(shí)間調(diào)短。主要因素就是抓主要因果關(guān)系，拋棄次要因果關(guān)系，以簡明的形式產(chǎn)生 因素少的推理規(guī)則。 從圖 51 中可以看出這是一個多輸入多輸出的模糊推理和控制系統(tǒng)。在實(shí)際了控制中，把有關(guān)規(guī)則加以處理 ，產(chǎn)生相應(yīng)的控制算法，模糊控制器就以相應(yīng)的算法去控制被控對象工作。 水流強(qiáng)度模糊化：將水流強(qiáng)度劃分為強(qiáng)、中、弱 三 種模糊子集 ，其 隸屬函數(shù)見圖 55所示 圖 55 水流強(qiáng)度 語言變量隸屬函數(shù) 洗滌時(shí)間模糊化：將洗滌時(shí)間劃分為長、中、短三 種模糊子集 ，其 隸屬函數(shù)見圖 56所示 中 弱 強(qiáng) 棉布 化纖和棉布 化纖 2 0 2 圖 56 洗滌時(shí)間 語言變量隸屬函數(shù) 模糊規(guī)則與模糊推理 模糊控制 是建立在一系列模糊控制規(guī)則的基礎(chǔ)上的，這些控制規(guī)則是人們對被控對象進(jìn)行控制時(shí)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。 輸入變量的模糊化與隸屬度函數(shù) 輸入 變量有 負(fù)載 、污濁度、水溫、 質(zhì)料 、水位五 個主要因素 。因此 ,問題的關(guān)鍵在于求取模糊集合的隸屬度函數(shù)。也就是如何建立各種情況下的模糊控制規(guī)則。 ④根據(jù)洗滌過程中的渾濁度信息修正實(shí)際的洗滌時(shí)間的長短和漂洗次數(shù)的多少。 ②根據(jù)渾濁度、布質(zhì)、布量確定洗滌劑的投放量 。輸出變量有洗滌劑量、洗滌時(shí)間、洗滌水流、水位、脫水時(shí)間、漂洗方式等。 模糊規(guī)則 洗衣機(jī)的模糊控制關(guān)系是一個多輸入、多輸出的控制系統(tǒng)。 (4)牽引器和自動斷電 牽引器是波輪式全自動洗衣機(jī)實(shí)現(xiàn)洗滌和脫水互相切換的主要器件。 (2) 進(jìn)、排水和加粉 進(jìn)水 、 排水過程是洗衣過程中必不可少的部分 (其中包括洗衣過程中因水量不足而補(bǔ)水的過程 )，為了真正實(shí)現(xiàn)自動化，洗衣機(jī)上特別設(shè)置了洗衣粉注入機(jī)，在進(jìn)水的同時(shí)根據(jù)電腦程序，自動投放洗衣粉，加粉操作只在首次進(jìn)水過程中有效。 圖 51 全自動洗衣機(jī)模糊控制原理框圖 洗衣過程中所執(zhí)行的動作 輸出執(zhí)行部分所需控制執(zhí)行的動作有 :電機(jī)的正反轉(zhuǎn)、進(jìn)水、排水、發(fā)氣泡、自動斷電，加洗衣粉和牽引器動作。 圖 51所示為全自動模糊控制洗衣機(jī)結(jié)構(gòu)圖。模糊控制的優(yōu)勢在于它不需要知道被控對象或過程的數(shù)學(xué)模型、對于不確定系統(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。因而，對于洗滌過程，輸入和輸出之間很難找到一個精確的數(shù)學(xué)模型來描述，用常規(guī)的方法難以達(dá)到理想 的效果，而采用模糊控制技術(shù)則能很好地解決這個問題。比如對于衣物的臟污程度，人們通常用很臟、一般臟、不太臟等這類模糊語言來描述。同理 , PaPa4口周期性輸出控制信號 , 從而控 制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。 Pa0控制排水電磁閥 , Pa1控制進(jìn)水電磁閥 , Pa2口控制洗滌劑投放電機(jī) , Pa3 口控制洗滌主電機(jī)及脫水 , Pa4口控制主電機(jī)反轉(zhuǎn)。 洗衣機(jī)工作過程的切換是通過軟件控制洗衣機(jī)執(zhí)行元件的工作狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)的。 Pb口輸出段選碼 ,Pc口輸出位選碼 , 采用掃描顯示方式 , 鍵盤主要有啟動停止鍵和功能鍵。 圖 4 模 糊 控制系統(tǒng)硬件電路 動態(tài)顯示主要包括功能顯示和參數(shù)顯示 ,功能顯示包括洗滌、脫水等均采用發(fā)光二極管作為顯示元件 。 當(dāng)將單片機(jī)用作測控系統(tǒng)時(shí) , 系統(tǒng)中有被測信號輸人通 道 , 則計(jì)算機(jī)拾取必要的 輸人信息 , 同時(shí)這些信號要能滿足計(jì)算機(jī)輸人接口電平需要。所有的電路都在單片機(jī) 8031 的控制下工作。 模糊控制系統(tǒng)的硬件電路 模糊控制的全自動洗衣機(jī)主要由單片機(jī)、檢測電路、驅(qū)動電路、控制面板和電源電路等組成 ， 系統(tǒng)采用 8031作為核心控制部件 , 其基本結(jié)構(gòu)如圖 4, 由于8031內(nèi)部無程序存儲器 , 在片外擴(kuò)展一片 2764EPROM, 除 P0口提供低 8位地址外 , 還要由 P2口的 5根線提供高 5位地址 , 地址鎖存選用 74LS373, 通過 8155擴(kuò)展 I/O口 ,提供顯示及觸發(fā)電路的接口 。當(dāng)水位低到一定程度時(shí)，滿足安全條件，脫水電動機(jī)接通，電動機(jī)帶動脫水桶高速旋轉(zhuǎn)，利用離心力把衣服上的水從粉末狀洗滌劑 液體洗滌劑 透光率 洗滌劑的種類 壁的小眼里甩出來。 （ 3） 脫水過程：洗滌或漂洗后，需要對衣物進(jìn)行脫水以便晾干，節(jié)省水資源， 所以脫水是洗衣過程中必不可少的環(huán)節(jié)。同時(shí)，衣物之間、衣物與四周桶壁之間產(chǎn)生相互摩擦和撞擊力，以達(dá)到洗滌衣物的目的。洗滌電動機(jī)接通電源，帶動波輪旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生各種形式的水流攪動衣物進(jìn)行洗滌。上述工作程序中，包括三個過程，洗滌過程、漂洗過程、脫水過程?？傊?，飽和值的高低反映了衣物臟的程度，透光率下降到飽和值的時(shí)間長短 了污垢的性質(zhì)。對于泥污類的污垢，一般分離得較快，較早進(jìn)入水中，故其透光率進(jìn)入飽和狀態(tài)的時(shí)間 較短；而油污類污垢相對分離得較慢，透光率的變化速率小，達(dá)到飽和值的時(shí)間也較長。 它的輸出變化曲線如圖 3圖 3圖 39 所示 圖 37 污垢程度透光率曲線 恒流源 +5 LED 被測介質(zhì) R C 污垢較多 污垢的量 污垢較少 透光率 污垢的量 圖 38 污垢程度透光率曲線 從 圖 37 和 38 中可知，開始注入清水，透明度很高，隨著污垢析出，水逐漸變濁，透明度下降，最后就有一個飽和穩(wěn)定值。 這是一種間接測量衣物污垢的方法，因?yàn)橐挛锱K的程度與洗滌水的污濁度有著正相關(guān)的關(guān)系。其檢測電路如圖 3 所示 , 紅外發(fā)光