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ScienceandEducationForum 科教论坛Cutting Edge Education 教育前沿 245浅析模糊控制技术在家用电器中的应用文/尹坤任摘要：所谓的模糊控制技术就是基于模糊理论采取的控制技术，这样可以提高家用电器的智能化以及自动化水平。
根据这一原理与方法来设计家用电器的控制系统 ，以提高居民生活水平。
关键词：模糊控制技术；家用电器；应用分析研究模糊控制技术在家用电器当中的应用，有利于我们从技术发展的角度看待目前家用电器控制水平的发展。
因此，我们要加强对系统的分析和研究，提高模糊控制理论的科学化程度，扩大模糊控制理论在家用电器当中的应用范围。
1 家用电器控制系统中实施模糊控制的意义尽管从电器整体系统架构分析，家用电器内部的构成和普通电器设备设计结构上存在很大的相似性，但仅对其中的基本控制系统进行分析，就会发现家用电器控制系统在实际运行中有其特殊性。
为此针对家用电器控制系统进行优化设计，是明显区别与普通电器设计的一种方法。
以家用空调设备为例，因其传感器获取的值在不同环境状态下会存在较大差异，如不采用模糊控制逻辑，而只是简单的采用一个缺少可参考的基准空气标准参数，就会使空调控制系统在实际运行中因湿度和空气温度参数设计不合理等问题，从而无法对实际运行中的电器进行有效控制，将导致室内气温出现忽高忽低问题，严重影响人们在使用中体验和感受。
所以，以热舒适指标为基础设计模糊控制融入到家用电器系统为例，在设计中就一定需要结合各种环境因素变化，对空调系统的制冷工作和制热工作进行全面控制，保障电器能够始终维持一种最佳状态，提高人们的生活质量。
2 模糊控制技术应用在家用电器当中的优势对家用电器应用的过程中使用模糊技术，将具有以下几方面的优势：第一，随着微电子技术的发展，单片机成本越来越低，使用门槛越来越低，模糊控制技术在家用电器当中的应用越来越广泛，尤其是将自动化和智能化控制结合在一起，将奠定模糊控制技术在家电上运用的理论基础。
模糊逻辑技术及其在家用电器中的应用模糊逻辑技术及其在家用电器中的应用摘要随着电子自动控制技术的发展，应用模糊逻辑技术的家用电器已经出现了。
模糊逻辑技术是一种基于模糊数学理论的技术，它可以建立一个实际问题的模型，并用这个模型来表示一个系统的状态，基于这个状态来决定后续要采取的行动。
模糊逻辑技术在被用于家用电器中有着许多的优势，包括提升家用电器的自动化程度、提高其功能性和安全性、减少其能耗量等。
本文首先概括了模糊逻辑的概念，接着介绍了模糊技术在家用电器中的应用，包括电视机、冰箱、微波炉、洗衣机等，最后对未来家用电器的发展做出了展望。
关键词：模糊逻辑；模糊数学；家用电器1、简介模糊逻辑（Fuzzy Logic）技术是由日本科学家Lotfi A. Zadeh 于1965 年提出的一种基于模糊数学理论的技术。
模糊逻辑是一种建立实际问题的模型，通过将实际中的弱语言（如大，小，快，慢，多，少之类）转换成数值，从而描述和分析一个系统的状态，最终基于这个状态来采取行动。
2、模糊逻辑技术在家用电器中的应用模糊逻辑技术已经被广泛应用于家用电器，它可以提高电器的功能性和安全性，降低其能耗量。
（1）电视机模糊逻辑技术可以用于电视机的自动调节。
电视机将视频信号捕捉并将之保存，同时使用模糊逻辑方法来进行模糊比较，并通过它来决定处理的图像类型。
此外，模糊逻辑技术还能够检测电视机中图像的亮度，对电视机的亮度进行自动调节，使用户看电视更加舒适。
（2）冰箱冰箱能够根据环境温度进行自动控制，使用了模糊逻辑技术。
冰箱会检测当前的温度，如果温度过高，冰箱会采取调节措施，减少或增加制冷机的运行时间，从而将温度降至适宜水平。
（3）微波炉微波炉也使用了模糊逻辑技术。
微波炉可以根据菜肴的类型，对加热的时间和功率进行自动调节。
举例来说，当您使用微波炉存储肉时，微波炉会自动调节加热的时间和功率，以确保肉的均匀加热。
（4）洗衣机洗衣机也使用了模糊逻辑技术。
实验研究0 引言模糊控制理论由美国控制论专家查德在1965年提出，主要用于描述事物的某一种特殊属性，以定性的方法来进行事物的探讨，而不采用定量的精准计量。
该理论将具有某一特定属性二值逻辑中的“1”作为事物的特征，不具备某一属性为二值逻辑当中的“0”作为事物的一般属性，模糊控制技术就是该理论在应用方面的体现。
1 模糊控制技术应用在家用电器当中的优势（1）随着微电子技术的发展，模糊控制技术在家用电器当中的应用越来越广泛，尤其是与自动化和智能化控制家电结合在一起，可以显著提高传感器的发展水平，通过微控制器的广泛应用，奠定模糊控制技术的理论基础。
（2）通过模糊控制技术可以建立起一个比较有效的数学模型，实施更加精准的操控，替代人为操作来进行家务劳动，尤其是智能化的洗衣、做饭、扫地等等。
基于模糊控制理论的家用电器可以替代人的经验分析，做到更好的效果。
模糊控制理论应用在家用电器当中，可以替代传统的数学公式做出更加合理的判断，实现一种模糊控制的过程。
（3）很多家电在运行的过程当中并不需要进行精确地控制，而是更贴合人的感受，提供一种模糊的控制效果，例如按照人体感知的冷与热、快与慢、风大与风小、干净于肮脏等比较模糊的概念，来提供差异化的服务。
从这个角度来看，模糊理论在控制技术方面优化应用，可以显著提高家用电器的智能化等级以及自动化等级，在现代化信息家庭建设当中必不可少[1]。
2 模糊控制技术在家用电器当中的具体应用■2.1 模糊逻辑理论的应用模糊控制理论也可以称为模糊逻辑理论，它是通过一些难以求得精准数学结果的模型，实现控制系统的优化配合，通过经验分析替代传统的精确判断，例如在家用电器洗衣机运行的过程当中，就是通过无法建立数学模型的逻辑分析方式来进行数字的采集，通过合理的推断和判断等等，对数学对象进行控制，通过这样的操控方法可以对一些非线性时变进行定量录入，替代传统的精确计算理论，使原本复杂的自动化操作系统变得简单可行。
家用电冰箱模糊控制电路的分析与故障判断（夏普冰箱）一、正确分析控制电路的工作原理及电路特点1、压缩机控制电路工作原理弱电部分：IC1 微电脑CPU(4) 脚输出5V 电压→IC4 反相驱动器(6) 脚输入5V 电压→反相驱动器(11) 脚输出0V 电压→经过降压电阻R4 降压3V →使RY1 继电器线圈得电12V 电压→RY1 继电器常开触点闭合。
强电部分：电源L 相线→F 温控器→RY1 常开触点闭合→过载保护器→压缩机线圈→电源N 零线。
2、风扇电机控制电路工作原理弱电部分：IC1 微电脑CPU(6) 脚输出5V 电压→IC4 反相驱动器(4) 脚输入5V 电压→反相驱动器(13) 脚输出0V 电压→经过降压电阻R6 降压3V →使RY3 继电器线圈得到12V 电压→RY3 继电器常开触点闭合。
强电部分：电源L 相线→F 温控器→RY3 常开触点闭合→风扇电机→电源N 零线。
3、水管水槽加热器控制电路工作原理弱电部分：IC1 微电脑CPU(7) 脚输出5V 电压→IC4 反相驱动器(3) 脚输入5V 电压→反相驱动器(14) 脚输出0V 电压→经过降压电阻R7 降压3V →使RY4 继电器线圈得到12V 电压→RY4 继电器常开触点闭合。
强电部分：电源N 相线→水管水槽加热器→RY4 继电器常开闭合→电源变压器→110V→电源L 相线。
4、化霜加热控制电路工作原理弱电部分：IC1 微电脑CPU(5) 脚输出5V 电压→IC4 反相驱动器(5) 脚输入5V 电压→反相驱动器(12) 脚输出0V 电压→经过降压电阻R5 降压3V →使RY2 继电器线圈得到12V 电压→RY2 继电器常开触点闭合。
强电部分：电源L 相线→F 温控器→RY2 常开触点闭合→温度保险丝→化霜加热器→除霜温控器→电源N 零线。
光电耦合器检测电路特点：当负载处于工作状态时，交流电经过二极管的半波整流，与降压电阻，使PC 光电耦合器三极管处于饱和导通状态，三极管集电极输出低电平，这时数字三极管Q 由截止状态进入饱和状态，三极管集电极为高电平，使CPU 输入端得到4.7V 高电平。
模糊控制技术在电气设备节能优化中的应用在当今社会，节能已经成为一个全球共同关注的问题。
随着科技的不断发展，各行各业都在积极探索和应用新的技术手段来实现能源的有效利用和节约。
电气设备作为现代生活不可或缺的一部分，其能耗占据了相当大的比例。
因此，如何通过技术手段来提高电气设备节能效果，成为了一个热门的话题。
模糊控制技术正是其中一种被广泛应用的方法，本文将对模糊控制技术在电气设备节能优化中的应用进行探讨。
一、模糊控制技术概述模糊控制技术是一种基于模糊逻辑的控制方法。
相对于传统的精确控制方法，模糊控制技术能够更好地处理那些不确定、模糊的事物。
模糊控制系统一般由模糊化、规则库、模糊推理和解模糊化四个关键部分组成。
其中，模糊化将实际的输入通过模糊集合函数转化为模糊集合，规则库则是存储了基于经验的模糊规则，模糊推理使用了这些规则来对输入进行处理并产生模糊输出，最后通过解模糊化将模糊输出转化为实际的控制量。
二、电气设备节能优化需求电气设备的使用通常伴随着能源的浪费和损耗。
因此，如何优化电气设备的能效，降低能耗是电气设备领域面临的一项重要任务。
而通过模糊控制技术进行节能优化是一个可行的解决方案。
三、模糊控制技术在电气设备节能优化中的应用案例1. 照明系统优化照明是电气设备中常见且消耗较大的环节之一。
通过模糊控制技术，可以针对不同的环境光强度和需求，智能调节灯光亮度，使其在满足照明需求的同时最小化能耗。
传感器可以用于实时感知环境光强度，并将其作为输入传入模糊控制系统中，从而实现自适应的节能优化。
2. HVAC系统优化暖通空调系统（HVAC）是电气设备中能耗最大的部分之一。
利用模糊控制技术，可以根据室内外温度、湿度等因素来控制空调系统的运行状态。
通过对温度、湿度等输入变量进行模糊化处理，并结合经验规则进行推理和解模糊化，系统可以智能地根据实际需求调整供暖或制冷水温度，提高能效。
3. 电机驱动系统优化电机在工业和家庭中广泛应用，其能耗也是电气设备中不可忽视的一部分。
第33卷 第2期河南师范大学学报(自然科学版)V ol.33 N o.2 2005年5月J ournal of Henan N ormal Universit y(N atural S cience)M ay.2005 文章编号:1000-2367(2005)02-0125-03电冰箱模糊控制的算法及应用①赵明富1,张聪品2,吴东芳3(1.河南科技学院电子工程系,河南新乡,453003;2.河南师范大学计算机与信息技术学院,河南新乡,4530073.平原大学信息工程学院,河南新乡,453003)摘 要:将模糊控制技术用于电冰箱上,在冰箱内可实现温度和除霜的模糊控制,使电冰箱以最优方式运行,保持冰箱内的最佳温度和湿度,实现食品保鲜和冰箱节能.关键词:电冰箱;温度模糊控制;除霜模糊控制中图分类号:TP29 文献标识码:A家用电冰箱一般有冷藏室和冷冻室,冷藏室温度范围为0～10℃,冷冻室温度范围为-6～-24℃.显然,传统的机械式、电子式冰箱是通过控制蒸发器的温差或箱内温差来控制压缩机、风扇的开停状态及风门大小的,因而使冰箱内保持一定低温而保质保鲜的.但冰箱内的温度要受环境温度、存放物品的初始温度、热容量、充满率及开门频繁度等因素的影响,冰箱内的温度场分布极不均匀,因此要使箱内食品保持一定温度、对压缩机的控制方法就很难用准确的数学模型来表示,而采用模糊控制技术可达到最佳控制效果.1 电冰箱的模糊控制系统家用电冰箱的发展趋势,除了无氟大容量外,主要采用多门分体结构或多通道风冷式结构.为满足这种需要,本系统主要实现的是温度的模糊控制和除霜的模糊控制.温度控制通过传感器检测环境温度、各室温度及开门的频繁度,利用模糊推理规则控制压缩机、风扇及风门状态而实现食物最佳的保持温度.除霜控制则是根据霜层厚度,选择在门开启间隔最长的时间段使电热丝快速通电除霜,这样对食品温度的影响最小,最有利于食品保鲜.图1为上述模糊控制系统的原理框图.冷冻室传感器、冷藏室传感器、化霜传感器和室温传感器转换的电信号经放大器电压放大后供单片机采样分析,这些传感器均为N TC热敏电阻.电源电压检测电路可准确检测出电压的波动情况,为压缩机的过、欠压保护提供依据.开门检测电路可检测出箱门的开闭状态及开闭时间的长短.风门位置检测电路用来检测风门的开闭状态及开启度的大小.按键和显示电路可以实现人机对话,显示电路由L ED显示和数码管显示两部分组成;L ED用来显示冰箱的运行状态,数码显示则为维修人员全面检查冰箱故障提供重要依据.语音电路可发出“请您关门”等简单语句.输出电路用来驱动压缩机、风门电机、风扇、臭氧发生器及除霜电热丝工作.状态控制器可保证单片机在强干扰环境下正常工作.2 温度的模糊控制电冰箱的温度控制一般以冷藏室温度为控制目标,根据箱内实际温度与设定温度的偏差来控制压缩机的开停状态,使箱内食品保持最佳温度.控制以环境温度、箱内温度及其变化率为研究对象.电冰箱通过压缩机驱使制冷剂快速循环,液态制冷剂在蒸发器内吸热膨涨后使箱内食品温度降低而实现保质保鲜.当环境温①收稿日期:2004-06-12基金项目:河南省科技厅科技攻关项目(0424300007)作者简介:赵明富(1964-),男,河南新乡人,河南科技学院副教授,主要从事EDA技术和家用电器控制技术工作.度变化时,蒸发器表面的温度也会相应变化,提供的冷量也会变化.另外压缩机工作时提供的冷量,一部分使贮藏的食品降温,一部分通过箱体向外散发,另一部分在箱体开门时向外散发.因此在不同环境温度下,使冰箱内的食品保持一定的贮藏温度,压缩机的工作条件会大不相同.由此设计的模糊控制方案归纳为:根据箱内温度T 、温度变化率△T 、环境温度(室温)t 和开门时间长短D 来决定本次控制所需的制冷量,冷量多少由压缩机工作时间的长短来提供,相应的模糊控制框图和隶属度函数分别如图2和图3所示.模糊推理则可表示为:if T =L and △T =M and t =L and D =S t hen Q (F )=sif T =H and △T =L and t =M and D =M t hen Q (F )=mif T =H and △T =H and t =H and D =L t hen Q (F )=b式中L 、M 、H 分别表示温度、温度的变化率、环境温度的模糊集为低、中、高三档;S 、M 、L 分别表示开门时间的模糊集为短、中、长三档;Q或F 分别表示所需的制冷量和风门的开启程度,用s 、m 、b 分别表示制冷量的少、中、多和风门开启度的小、中、大.3 除霜的模糊控制在使用电冰箱的过程中,冷冻室蒸发器的表面温度很低,冷冻室内的空气和食物中的水分聚集在蒸发器表面而结霜.霜层越厚,热交换效率越低,这样就增大了冰箱的耗电量.因此,在风冷式冰箱冷冻室的周围安装有除霜装置.除霜措施是在蒸发器的表面设置电热丝,除霜时压缩机停机、电热丝通电发热使蒸发器表面温度回升而快速化霜.显然,除霜过程中除霜的控制目标是对食品温度的影响最小.因此,一般在冰箱温度最稳定的时间进行快速除霜.除霜的模621河南师范大学学报(自然科学版) 2005年糊控制方案为:根据压缩机的累计运行时间T 、蒸发器表面的着霜厚度Q 及箱门开启的频繁度D 作出是否除霜、何时除霜、加热器通电多长时间的指令,相应的模糊除霜推理框图、隶属度函数如图4和图5所示.表1列出了电热丝状态与着霜厚度及箱门开启频繁度之间的推理规则,由此实现以最佳方式除霜.采用上述模糊控制技术不仅能实现冰箱温度的模糊控制和智能除霜控制;而且在温度传感器失效时,根据自适应系统能自动控制压缩机的开停机时间,使冰箱正常工作.采取新型的过欠压保护措施,可在电网电压不稳定的地区使冰箱在宽电压范围内仍能正常工作.根据模糊推理规则,合理控制压缩机的开、停机时刻,降低压缩机开、停机的频繁度,真正实现节能省电.因此,模糊控制技术将是电冰箱节能技术发展的一个方向,也将广泛应用于其它制冷设备上.同时配合变频技术和计算机网络控制技术,将从整体上提高电冰箱的控制技术,有利于冰箱的换代升级,提高在国际市场上的竞争力.参 考 文 献[1] 刘献心,黄布毅.模糊控制技术在家用电冰箱上的应用[J ].家用电器科技,1996,(5):31-33.[2] 周 泽.电冰箱的模糊控制技术[J ].家用电器科技,1997,(4):39-42.[3] 黄布毅,崔光照.模糊控制技术在家用电器中的应用[M ].北京:中国轻工业出版社,1998,180-200.[4] 余永权,曾 碧.单片机模糊逻辑控制[M ].北京:北京航空航天大学出版社,1995,145-175.[5] 窦振中.模糊逻辑控制技术及其应用[M ].北京:北京航空航天大学出版社,1995,98-106.C alculation W ay and Applications of the Fuzzy Control in R efrigeratorZHAO Ming 2f u 1,ZHAN G Cong 2pin 2,WU Dong 2fang 3(1.Depart ment of Electronic Engineering ,Henan Institute of Science and Technology ,Xinxiang 453003,China ;2.College of Computer and Information Technology ,Henan Normal University ,Xinxiang 453007,China ;3.College of Information Engineering ,Pingyuan University ,Xinxiang 453003,China )Abstract :We use for the f uzzy control technique to ref rigerator ,realize the f uzzy control of the temperatures and divide f rost in the ref rigerator ,make ref rigerator circulated in a superior way ,keeping the best temperature and degree of humidity in 2side the ref rigerator ,realize protecting f resh of the food and economizing on electric power with the refrigerator.K ey w ords :ref rigerator ;fuzzy control in temperature ;fuzzy control to divide f rost 721第2期 赵明富等:电冰箱模糊控制的算法及应用。
模糊逻辑在家电中的应用摘要：本文介绍了模糊逻辑在家电中的应用。
讨论了如何使用模糊逻辑来设计智能家电，如何将模糊逻辑应用于家庭能源管理系统中，以及如何利用模糊逻辑来改善家电的效能和性能。
还提出了一些模糊逻辑在未来家庭电器中的应用前景和挑战。
关键词：模糊逻辑，智能家电，家庭能源管理，效能和性能。
引言随着科技的发展，智能家电，如智能洗衣机、智能冰箱、智能空调、智能烤箱等等，已经成为了家庭生活的重要组成部分。
这些设备具备了许多不同的功能，使得人们的生活更加便捷和舒适。
由于这些设备的复杂性，其设计和控制也变得更加困难。
为了更好地控制这些设备，模糊逻辑技术成为了一个有用的工具。
什么是模糊逻辑？模糊逻辑是一种不确定性推理系统，适用于处理不确定和模糊的信息。
在传统的布尔逻辑中，只有真和假两种情况，而模糊逻辑则允许值在 0 到 1 之间的程度表述。
这种灵活性使得模糊逻辑更加适用于复杂的问题。
如何使用模糊逻辑来设计智能家电？模糊逻辑技术可以用于设计智能家电中的控制系统。
在计算机控制的智能洗衣机中，模糊逻辑可以用来根据洗衣机内部的状态来调节水温和水位。
如果洗衣机的传感器检测到衣物有较多污渍，则可以通过增加水温和水位来提高清洁效果。
在这种系统中，模糊逻辑可以根据实时的数据和上下文信息来调整控制策略，使得洗衣机在不同的情况下都能够达到最佳的效果。
如何将模糊逻辑应用于家庭能源管理系统中？模糊逻辑也可以用于家庭能源管理系统中。
这种系统可以监测家庭的能源使用情况，以帮助减少能源浪费，并更加高效地利用能源。
在一个完全自动化的家庭能源管理系统中，模糊逻辑可以根据每个房间的温度和光线情况来自动控制电灯和空调。
如果一个房间的温度过高，则系统可以自动调整空调的温度并降低电灯的亮度，以使得整个家庭的能源利用更加有效。
模糊逻辑还可以用于改善家电的效能和性能。
在传统的炉灶上，烹饪过程依赖于人的经验和技能。
使用模糊逻辑技术，可以根据烤箱内的温度和食材的种类来自动调整烹饪时间和温度，以产生更佳的成品。
电冰箱模糊控制的算法及应用
1电冰箱模糊控制的算法
电冰箱模糊控制是冰箱智能控制领域最为常见的算法，它通过灵活改变冰箱的运行工作状态，来满足保存食物所需的低温环境，这是由两个控制变量——温度和时间来实现的。
由于保持食物的新鲜度和可控制的温度是从小到大，一般采用模糊控制算法来实现。
2模糊控制算法的基本原理
模糊控制是智能控制的一种，它使用模糊集来代替映射和可靠的数学模型，来描述对连续或离散控制变量进行处理的宽松耦合运算，通过采用规则方式来控制控制器，既可以实现非线性控制，又可以实现模糊逻辑控制。
模糊控制算法主要分为三个步骤：第一，设置模糊集及其隶属函数，用于描述各控制变量的可能值，以及这些值的权重。
第二，根据实际控制的系统，输入控制变量的实际值，计算出结果控制变量的期望值。
第三，根据期望值计算出控制器的反馈控制变量，更新控制器的输出变量，从而实现模糊控制的目标。
3电冰箱模糊控制的应用
模糊控制可以实现对电冰箱内部温度的精确控制，可以为用户提供舒适使用环境，节约能源成本和实现更好的性能，是智能冰箱的重要技术组成部分。
目前，电冰箱模糊控制的应用非常广泛，它可以帮助控制冰箱的温度，让冰箱可以在短期内自动调整内部温度，以确保食物保存在理想的温度环境中，同时还可以减少能源消耗。
此外，模糊控制可以实现更精确、更便捷的电冰箱智能控制，可以用来减少能耗和有效管理电冰箱的空气流通，让冰箱更加稳定且能源效率更高。
4结论
电冰箱模糊控制是一种智能控制的技术，它可以实现对电冰箱在短期内的温度的精确控制，帮助用户实现舒适使用环境，减少能耗，节约能源开支，是实现智能冰箱的重要技术。
模糊控制技术在电气系统中的应用随着科技的不断发展，电气系统的控制技术也在不断地进步。
在许多电气系统中，模糊控制技术是一种常见的控制技术。
那么，模糊控制技术是什么？它在电气系统中的应用又是怎样的呢？一、模糊控制技术的基础模糊控制技术是一种基于模糊集合的控制技术。
而什么是模糊集合呢？简单来说，模糊集合就是将对象划分为一个或多个隶属度在0和1之间的子集，而非将它们划分为恰好的子集。
模糊控制技术通过模糊逻辑、模糊推理等方法，将输入和输出之间的模糊关系抽象化，并根据这些关系推导出一种合理的控制策略，以实现对系统的控制。
二、模糊控制技术在电气系统中有着广泛的应用。
在许多领域，如电力系统、机器人控制、交通控制等方面，模糊控制技术都展现出了其独特的优点。
1、电力系统中的应用电力系统是模糊控制技术的一个重要应用领域。
在电力系统中，模糊控制技术可以用来控制变压器、发电机、电动机等设备。
例如，模糊控制技术可以帮助调节电机的转速和电压。
与传统的控制技术相比，模糊控制技术更加灵活，对于复杂的电气设备控制效果更好。
2、机器人控制中的应用机器人控制是另一个在电气系统中应用广泛的领域。
在机器人控制中，模糊控制技术可以用来控制机器人的动作和运动。
例如，通过对机器人的运动状态进行模糊推理，可以实现更加灵活的机器人运动和轨迹规划。
3、交通控制中的应用交通控制也是模糊控制技术的一个应用领域。
在交通控制中，模糊控制技术可以用来优化交通信号灯的控制。
通过将道路的交通流量、车辆速度等指标纳入模糊控制系统中，可以实现更加高效的交通信号灯控制，减少交通拥堵和污染。
三、模糊控制技术的发展和应用前景随着电气系统的不断发展，模糊控制技术也在不断地改进和完善。
在未来，模糊控制技术的应用前景也将越来越广泛。
例如，在智能家居、自动化控制等领域，模糊控制技术都将有着广泛的应用。
总之，模糊控制技术在电气系统中的应用是一种灵活的控制技术，与传统的控制技术相比具有更广泛的应用领域和更高的控制效果。
河北科技师范学院欧美学院家电维修课程专题论文论文题目：电冰箱模糊控制技术应用分析学生姓名：任宇学号： 9310100705指导教师：庞海明专业：电子信息工程年级： 10级01班欧美学院河北科技师范学院课程专题论文河北科技师范学院专题论文声明本人郑重声明：所呈交的专题论文，是本人在老师指导下，进行实践工作所完成的。
除文中已经注明引用的内容外，本论文的成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。
对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本论文声明的法律责任由本人承担。
签名：年月日电冰箱模糊控制技术应用分析摘要：本文对模糊控制的定义进行了简单概述，主要论述了模糊控制的特点缺陷；模糊控制方法的研究现状；模糊控制的进展，包括模糊控制与神经网络的融合、模糊控制与遗传算法的融合、专家模糊控制等的阐述；论述了风冷式电冰箱模糊控制器的系统组成及软、硬件设计,讨论了电冰箱温度控制和除霜的模糊控制算法关键词：模糊控制；电冰箱；单片机目录引言 (4)1.模糊控制相关概念 (4)1.1 模糊控制具有的突出特点 (4)1.2模糊控制的主要缺陷 (5)2.模糊控制方法的研究现状 (5)2.1 Fuzzy-PID复合控制 (5)2.2参数自整定模糊控制 (5)2.3 模型参考自适应模糊控制 (5)2.4 自组织模糊控制 (5)2.5 具有自学习功能的模糊控制 (5)2.6 多变量模糊控制 (5)3.模糊控制的进展 (5)4.模糊控制在电冰箱中的应用 (6)4.1系统硬件设计 (6)4.1.1 控制器的主要功能 (6)4.1.2 控制器的硬件组成 (6)4.1.3温度模糊控制算法 (6)4.1.4化霜模糊控制 (8)4.1.5系统软件设计 (8)4.1.6自学习与故障运行自恢复 (8)4.1.7维护自检功能 (8)4.1.8软件容错技术 (8)结束语 (8)致谢 (9)参考文献 (9)引言在自动控制中，包括经典理论和现代控制理论中有一个共同的特点，即控制器的综合设计都要建立在被控对象准确的数学模型(如微分方程等)的基础上，但是在实际工业生产中，很多系统的影响因素很多，十分复杂。
建立精确的数学模型特别困难，甚至是不可能的。
这种情况下，模糊控制的诞生就显得意义重大，模糊控制不用建立数学模型，根据实际系统的输入输出的结果数据，参考现场操作人员的运行经验，就可对系统进行实时控制。
模糊控制实际上是一种非线性控制，从属于智能控制的范畴。
现代控制系统中的的控制能方便地解决工业领域常见的非线性、时变、在滞后、强耦合、变结构、结束条件苛刻等复杂问题。
可编程控制器以其高可靠性、编程方便、耐恶劣环境、功能强大等特性很好地解决了工业控制领域普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题，这两者的结合，可在实际工程中广泛应用。
那么，众所周知电冰箱是现代家庭中必不可少的家用电器。
而目前市售冰箱大多采用传统的机械式温控,控制精度差,功能单一,控制方式简单难以满足现代冰箱发展的要求。
随着经济的发展和人民生活水平的进一步提高,人们对多功能化的发展要求越来越高。
单片机技术和电子技术的高速发展,使得箱内温度控制可随冷藏室和冷冻室的不同而分别设定,定时自动除霜、自动制冰、省电等诸多功能和要求得以实现。
特别是模糊控制技术在家用电器中的应用日趋成熟,为电冰箱向智能化方向发展提供了有利技术支持。
1.模糊控制的相关概念1.1糊控制具有的突出特点(1)模糊控制是一种基于规则的控制，它直接采用语言型控制规则，出发点是现场操作人员的控制经验或相关专家的知识，在设计中不需要建立被控对象的精确的数学模型，因而使得控制机理和策略易于接受与理解，设计简单，便于应用(2)由工业过程的定性认识出发，比较容易建立语言控制规则，因而模糊控制对那些数学模型难以获取，动态特性不易掌握或变化非常显著的对象非常适用。
(3)基于模型的控制算法及系统设计方法，由于出发点和性能指标的不同，容易导致较大差异；但一个系统语言控制规则却具有相对的独立性，利用这些控制规律间的模糊连接，容易找到折中的选择，使控制效果优于常规控制器。
(4)模糊控制是基于启发性的知识及语言决策规则设计的，这有利于模拟人工控制的过程和方法，增强控制系统的适应能力，使之具有一定的智能水平。
(5)模糊控制系统的鲁棒性强，干扰和参数变化对控制效果的影响被大大减弱，尤其适合于非线性、时变及纯滞后系统的控制。
1.2模糊控制的主要缺陷（1）精度不太高；（2）自适应能力有限；（3）易产生振荡现象。
2.模糊控制方法的研究现状2.1 Fuzzy-PID复合控制Fuzzy-PID复合控制指的是模糊技术与常规的PID控制算法相结合的一种控制方法。
2.2参数自整定模糊控制参数自整定模糊控制根据控制系统的性能来在线地整定比例因子K1、K2和K3，使它们保持合适的数值，从而使系统的性能达到令人满意的水平。
这种控制方法较之常规的固定比例因子的模糊控制方法，对环境变化有较强的自适应能力，在随机环境中能对控制器进行自动校正，使得在被控对象特性变化或扰动情况下，控制系统保持较好的性能。
2.3 模型参考自适应模糊控制利用参考模型输出与控制作用下系统输出间的偏差来修正模糊控制器的输出，包括比例因子、解模糊策略、模糊控制规则等。
2.4 自组织模糊控制将参考模型和自组织机制相结合，它能自动的对模糊控制规则进行修改、改进和完善，以提高控制系统的性能。
2.5 具有自学习功能的模糊控制包括多种对外扰影响或重复任务的性能具有自学习功能的模糊控制方法，以及自寻优模糊控制器等，其关键在于学习和寻优算法的设计，尤其是提高其速度和效率。
2.6 多变量模糊控制一个多变量模糊控制器有多个输入变量和输出结果、一般采用结构分解和分居分级结构，利用多个简单的模糊控制器进行组合，并兼顾多规则集之间的相互关系。
3、模糊控制的进展目前，模糊控制技术日趋成熟和完善。
各种模糊产品充满西方国家的市场，如模糊洗衣机、模糊吸尘器和模糊摄像机等等，模糊技术几乎变得无所不能，各国都争先开发模糊新技术和新产品。
多年来一直未解决的稳定性分析问题正在逐步解决。
模糊芯片也已研制成功且功能不断加强，成本不断下降。
直接采用模糊芯片开发产品己成为趋势。
模糊开发软件包也充满市场。
模糊控制技术除了在硬件、软件上继续发展外，将在自适应模糊控制、混合模糊控制以及神经模糊控制上取得较大发展。
随着其它学科新理论、新技术的建立和发展，模糊理论的应用更加广泛。
4.模糊控制在电冰箱中的应用4.1系统硬件设计4.1.1 控制器的主要功能电冰箱的主要任务是保持箱内食品的最佳温度,提高温度的测控精度和保鲜效果,降低能耗等目的,因而本控制器的主要功能是温度控制和智能化霜。
根据不同型号的要求,可带有自动制冰功能。
除此之外,该控制器还具有过欠压保护功能,断电后压机开启延时功能,开门报警功能自学习功能及故障运行自恢复功能等。
4.1.2 控制器的硬件组成根据以上主要要求,本系统采用了东芝公司生产的高性能低价格8 位单片机TMP87PH40N 作为控制器主要部件。
除此之外,硬件部分还包括电源电路,电压检测电路,冷藏室和冷冻室温度检测电路,化霜温度检测电路,环境温度检测电路,制冰温度检测电路,风门状态、门状态、水盒到位等检测电路;输出部分有压机控制电路,化霜控制电路,温度补偿加热控制电路,风机、风门及报警提示控制电路。
其系统硬件组成框图如图1 所示。
图1 系统的硬件组成框图4.1.3温度模糊控制算法冷冻室和冷藏室的温度控制方案基本是相同的,只是控制对象不同。
前者控制压机开停,后者调节风机风门。
现以冷冻室为例,说明温度控制系统模糊控制器的设计问题。
模糊控制电冰箱不仅要考虑到冷冻室温度的恒温调节,同时也要考虑到冷冻室温度与食品温度未必相同这一因素。
最终应使食品温度保持在某一范围内,从而达到保鲜的目的,这是它与传统的PID 恒温调节系统追求的控制目标间的差别。
食品放进冷冻室即开始降温,经过一段时间,冷冻室的温度可能已降到给定值,但这时食品温度还没有达到保鲜温度的要求,因此,这时压缩机不应关断,必须继续制冷,延长的时间,视放入的食品的热容量而定。
在压缩机关以后,冷冻室的温度开始回升,当回升到给定值时,理应将压缩机再次投入运行。
但实际上,这时食品的温度由于热惯性并不与冷冻室空间温度一致,从节能的观点出发,应延时启动压缩机,延时多长,也与放入食品的热容量有关。
以上分析说明,最后一次投入的食品的热容量(初热和重量) 在以后的压缩机控制决策的的调整中起着重要的作用。
但投入食品的热容量是无法检测的,不能指望用户输入,而必需利用模糊推理技术。
投入食品的热容量的判定是在食品放入冷冻室并关门后5min 内进行。
当投入食品后温度上升,依照其上升的绝对值的大小和变化率采用模糊推理技术,可以推断出放入冷冻室食品的温度和热容量。
当然,这种推理过程还得考虑门的开启时间长短,室温的高低等因素加以修正,其模糊推理框图如图2 所示。
图2 温度模糊推理框图考虑到控制精度要求和软件的工作量大小,我们把冷冻室温度T 的模糊语言值分为〔低、中、高〕3 档,冷冻室温度变化率d T 的模糊语言值分为〔小、中、大〕3 档,食品的热容量初判值Q0 的模糊语言值分为〔小、中、大〕3 档。
其模糊推理规则见表1 。
表1 食品的热容量初判模糊推理规则表T d T高中低大大大中中大中小小中小小初判食品的热容量用条件语句表示为:IF T 高AND dT 大THEN Q0 大IF T 中AND dT 小THEN Q0 小4.1.4化霜模糊控制压机工作一段时间后,蒸发器表面会结霜,随着霜层厚度的增加,制冷效率会降低,从而造成能源浪费。
因此化霜的目的是为了提高制冷效率,采用带自学习功能的模糊控制技术,自动选择合适的化霜时间进行快速化霜。
其实现方法是:正常情况下,压机累计运行8h 左右,冰箱就应该化霜。
但随着地区和季节以及储藏物的不同结霜速度亦不相同,这就需要根据每次化霜过程中化霜温度传感器的变化时间和速度,自动调整化霜时间间隔。
另外,对冰箱的开门次数和时间进行统计,修正化霜时间间隔,同时找出每天开门频繁时间,以便选择箱内温度较稳定时进行化霜。
4.1.5系统软件设计系统软件由主程序,中断服务程序和多个相关子程序组成,字节数近8k. 为了方便程序的使用和维护,程序采用模块化设计,其主程序流程如图3 所示。
家用电冰箱是一耐用消费品. 其使用环境差异大,控制部件多,为了提高系统工作的可靠性,除硬件设计上采取抗干扰设计之外,在软件上也采取了以下措施以提高系统性能。
4.1.6自学习与故障运行自恢复在电冰箱工作期间,控制器能够随时检测其控制部件及传感元件,一旦得知其有故障(如传感器,制冰机故障等) ,系统则会自动重组程序模块,进入故障运行模式,并报警指示。
