基于matlab的洗衣机模糊控制器的设计及仿真

基于matｌab的洗衣机模糊控制器的设计及仿真

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基于ma ｔla ｂ的洗衣机模糊控制器的设计及仿真

以洗衣机洗涤时间的模糊控制系统设计为例,其控制原理是根据衣物上污泥和油脂的程度，调节洗涤时间,该控制是一个开环的模糊决策过程，模糊控制按以下步骤进行：

1. 确定模糊控制器的结构

选用两输入单输出的模糊控制器。控制器的输入为衣物的污泥和油脂,输出 为洗涤时间。

2. 定义输入、输出的模糊集

将污泥分为3个模糊集:SD （污泥少）,MD （污泥中),L Ｄ（污泥多），取 值为[0,1０0];将油脂分为3个模糊集：NG （油脂少），MG （油脂中)，LG (油脂多），取值为[0,１00];将洗涤时间分为5个模糊集：VS (很短),Ｓ(短),Ｍ（中等），Ｌ(长）,V Ｌ(很长）,取值为[0,６0]。

3. 定义输入、输出隶属函数

选用如下三角形隶属函数可实现污泥的模糊化。

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采用Ma ｔｌａｂ进行仿真，污泥隶属函数仿真结果如图1所示。 选用如下三角形隶属函数实现油脂的模糊化，如图2所示。

⎪⎪

⎩⎪

⎪

⎨⎧≤<-=⎩⎨

⎧≤<-≤≤=≤≤-==100

5050/)50()(1005050/)100(50050/)(50050/)50()(x x x x x x x x x x x LD

MD SD μμμμ污泥

⎪⎪

⎩⎪

⎪

⎨⎧≤≤-=⎩⎨

⎧≤<-≤≤=≤≤-==100

5050/)50()(1005050/)100(50050/)(50050/)50()(y y y y y y y y y y y LG

MG NG μμμμ油脂

图1污泥隶属函数

图2油脂隶属函数

选用如下三角形隶属函数实现洗涤时间的模糊化，如图３所示。

图3 洗涤时间隶属函数

4. 建立模糊控制规则

根据人的操作经验设计模糊规则，模糊规则设计的标准为：“污泥越多，油脂越多,洗涤时间越长”;“污泥适中,油脂适中,洗涤时间适中”；“污泥越少,油脂越少,洗涤时间越短”。

根据前面定义的隶属度函数并且结合以往专家们所取得的经验,定义该模糊控制系统的模糊控制规则,如表1示。

⎪

⎪⎪⎪⎪

⎩⎪

⎪

⎪⎪⎪⎨⎧≤≤-=⎩⎨⎧≤<-≤≤-=⎩⎨

⎧≤<-≤≤-=⎩⎨⎧≤<-≤≤=≤≤-==604020

/)40()(604020/)60(402515/)25()(402515/)40(251015/)10()(251015

/)25(10010

/)(10010/)10()(z z z z z z z z z z z z z x z z z z z z z VL L M S

VS μμμμμμ洗涤时间

表１ 洗衣机的模糊规则表

规则设置为如下9条：

１． Ｉf (x is SD) and (y is N Ｇ) ｔh ｅn （z is ＶＳ) 2． If （x ｉs MD) ａｎd (ｙ is ＮG) ｔｈen （z is Ｓ) 3. Ｉｆ (x is ＬD) and (y is NG) ｔｈｅn (z is M) 4. If (x is ＳD) and (y i ｓ MG ） t ｈｅn (z ｉs M) 5. If (x ｉｓ ＭD ） and (y ｉｓ MG) ｔh ｅn （z i ｓ M) ６． If （x i ｓ LD) ａｎd （y is ＭG) then （z ｉs Ｌ) 7. If (x is S Ｄ) an ｄ (y is ＬG) t ｈen (ｚ i ｓ L) 8. If (ｘ ｉｓ MD ） and （ｙ ｉs LG) then （ｚ is L) ９. Ｉf (x is ＬD) and (y ｉｓ L Ｇ） ｔh ｅn (ｚ is VL)

5. 仿真结果分析

当取x=60,y=70时，反模糊采用重心法，模糊推理的结果为3３．7。利用模糊命令vie ｗ--rules 可实现模糊控制的动态仿真如下。

洗涤时间ｚ

油脂y

NG

MG LG 污泥 x

ＳD V Ｓ M Ｌ ＭD S Ｍ L LD

M

Ｌ

VL