全自动洗衣机模糊控制器设计说明

4.2.5模糊自动洗衣机的设计1990年日本松下电器首先设计生产了模糊洗衣机，这是世界上第一个应用模糊控制器的消费产品。

它根据洗涤衣物的种类、油腻和脏污程度，利用模糊控制系统自动选定洗涤时间和水流旋转强度。

作为设计模糊控制器的实际例子，下面介绍经过简化的模糊自动洗衣机控制器的设计原理，只考虑洗涤时间的自动选定。

1、确定模糊控制器的结构洗衣机利用分光光度计传感器，通过检测洗涤液的透明程度等方法，测出洗涤液中的污泥含量[0,100]%x ∈和油脂含量[0,100]%y ∈。

模糊控制器则根据x 和y 的数据，选定洗涤时间[0,60](t ∈分钟)。

因为只考虑洗涤时间，可以用双输入-单输出模糊控制器完成任务。

2、定义输入、输出量的模糊分布为了讲述的简便，所有模糊子集都选取三角形隶属函数。

选定三个模糊子集：污泥少（SD)、污泥中（MD)和污泥多（LD),用于涵盖输入量x 的论域[0,100],它们的隶属函数如下，其分布如图4-18所示。

()(50)/50050/50050()(100)/5050100()(50)/5050100SD x x x x x MD x x x LD x x x =-≤≤≤≤⎧=⎨-<≤⎩=-<≤图 4-18 覆盖污泥含量x 论域的模糊子集分布②选定三个模糊子集：油脂少（NG)、油脂中（MG)和油脂多（LG),用于涵盖输入量y 的论域[0，100],它们的隶属函数如下，其分布如图4-19所示。

()(50)/50050/50050()(100)/5050100()(50)/5050100NG y y y y y MG y y y LG y y y =-≤≤≤≤⎧=⎨-<≤⎩=-<≤图 4-19 覆盖油脂含量y 论域的模糊子集分布③选定五个模糊子集涵盖输出量t 的论域[0, 60]:很短（VS)、短（S)、中等（M ）、 长（L)和很长（VL),它们的隶属函数如下，其分布如图4-20所示。

以洗衣机模糊控制为例的教学案例设计方法1. 引言1.1 研究背景洗衣机作为日常生活中常用的家用电器之一，已经成为人们生活中不可或缺的存在。

在洗衣机的发展过程中，传统的控制方法已经不能满足人们对洗衣机功能和性能的需求。

探讨利用模糊控制技术来提升洗衣机的控制精度和性能具有重要意义。

传统的洗衣机控制方法主要依赖于固定的控制规则和逻辑，对于复杂的洗衣过程往往无法做到精准控制。

而模糊控制技术则是一种基于人类模糊逻辑思维方式的控制方法，可以通过模糊集合和模糊推理来实现对系统的精准控制。

将模糊控制技术应用到洗衣机控制中，有望提高洗衣机的洗涤效果，降低能源消耗，提升用户体验。

在这样的背景下，本研究旨在探讨以洗衣机模糊控制为例的教学案例设计方法，通过对洗衣机模糊控制原理的深入研究和实践，为教学案例的设计提供理论支持和实践指导。

希望通过本研究能够促进模糊控制技术在家电领域的应用，提升洗衣机的智能化水平，为人们的生活带来更多便利和舒适。

1.2 研究目的研究目的是为了探讨如何通过洗衣机模糊控制的教学案例设计方法，提高学生对模糊控制原理的理解和掌握。

通过设计一个具体的案例，让学生在实际操作中体会到模糊控制的应用和优势，激发他们的学习兴趣和思维能力。

本研究旨在为教师提供一种有效的教学方法，帮助学生更好地学习和掌握洗衣机模糊控制技术，促进教学效果的提升和学习成果的达成。

通过研究教学案例设计方法，可以进一步完善模糊控制的教学体系，促进学生的综合素质和实践能力的提升，培养学生的创新精神和工程实践能力，为培养高素质工程技术人才提供有益的教学参考和借鉴。

2. 正文2.1 洗衣机模糊控制原理洗衣机模糊控制是一种应用于洗衣机控制系统中的智能控制方法。

其原理主要包括以下几个方面：1. 模糊控制原理：模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法，其核心思想是通过模糊化输入和输出变量，以及一系列模糊规则来实现对系统的控制。

在洗衣机控制中，我们可以通过模糊化洗涤时间、水温、转速等变量，以及一系列模糊规则来实现对洗衣机的控制。

以洗衣机模糊控制为例的教学案例设计方法1. 引言1.1 介绍洗衣机模糊控制案例设计的背景洗衣机模糊控制是指利用模糊逻辑控制方法来实现洗衣机的控制系统，以实现更精确和高效的洗涤过程。

随着科技的不断发展，洗衣机模糊控制技术在工程领域的应用日益广泛，成为一个备受关注的研究领域。

洗衣机模糊控制案例设计的背景源于工程技术领域对模糊控制理论的探索和应用。

传统的洗衣机控制方法往往存在着精度不高、响应速度慢等问题，而模糊控制技术恰好能够很好地解决这些问题。

因此，设计一个基于模糊控制原理的洗衣机控制系统可以提高洗衣机的智能化水平，提升用户体验。

通过深入研究洗衣机模糊控制案例设计，可以帮助工程学生更好地理解模糊控制理论，并将其应用到实际工程中。

教学案例设计不仅可以加强学生的理论知识，还可以培养学生的实际操作能力和创新思维，为他们未来的工程实践打下坚实的基础。

1.2 说明教学案例设计的重要性和目的教学案例设计在工程教育中具有重要意义和作用。

通过设计真实案例，可以帮助学生将理论知识与实践应用相结合，提升他们的解决问题的能力和实践能力。

案例设计可以让学生在实际操作中体会到知识的实用性，培养他们的创新精神和团队合作能力。

教学案例设计也可以激发学生学习的兴趣，提升他们的学习动力和自主学习能力。

2. 正文2.1 介绍洗衣机模糊控制原理和技术洗衣机模糊控制是一种基于模糊逻辑理论的控制方法，旨在处理系统具有模糊性、不确定性和复杂性的特点。

在传统的控制方法中，通常需要建立系统的精确数学模型，但对于某些复杂系统来说，这是一项艰巨的任务。

而模糊控制则不需要系统的精确数学模型，而是基于专家经验和模糊规则进行控制，使得系统更容易实现控制。

洗衣机模糊控制的原理是将洗衣机的控制系统分为模糊化、模糊推理和去模糊化三个步骤。

首先，通过传感器获取洗衣机的运行状态数据，然后将这些数据转化为模糊概念，如“脏”、“湿”、“轻度污渍”等。

接着，利用模糊规则库进行模糊推理，根据模糊规则库和模糊概念之间的关系，确定洗衣机的控制策略。

随着智能家居的理念的深入，未来社会生活越来越向智能化方向发展。

而模糊理论系统应用于洗衣机上则是智能家居的重要部分之一。

智能洗衣机可以自动识别衣物材质、衣物量、水的浑浊度，并自动化决定放水量、洗涤剂的放入量、洗涤时间、洗涤次数、自动甩干等功能,全部自动化完成整个洗涤过程。

本文主要介绍了一种类型的模糊智能控制洗衣机的设计方案，它主要以STM8S105C6T6单片机为核心，通过各种传感器对衣物量、水温、水的浑浊度等检测，将测得的模拟信号转换成数字信号传送给STM8S105C6T6单片机，经过数据的处理，从而达到对洗衣机的模糊化智能控制，提高洗衣质量，节约能源，节省人们的宝贵时间，提升人们的生活品质。

关键词：模糊智能控制 STM8S105C6T6 传感器With the deepening of the concept of intelligent home, the social life will be more intelligentizing in the future.System and fuzzy theory is applied to the washing machine.it is one of an important part of intelligent household. Intelligent washing machine can automatically identify the amount of clothing materials, clothing and the turbidity of water, which can decided to put into the size of the water, detergent, washing time, washing times and automatic dry, automatically, completing the whole washing process.This thesis mainly introduces a type of fuzzy intelligent control washing machine design scheme, it mainly STM8S105C6T6 MCU as the core, the clothing, through all kinds of sensors, the turbidity of water detection, water temperature will be measured analog signals into digital signals to STM8S105C6T6 microcontroller, after computing data , the washing machine will be controlled automatically, improving the quality of laundry, economizing energy, saving the precious time of people, and improving people's quality of life.Key words：Fuzzy intelligent control STM8S105C6T6 Sensor目录摘要 (I)Abstract (Ⅱ)1绪论 (1)1.1引言 (1)1.2模糊控制系统的基本思路 (2)1.3模糊控制洗衣机控制系统的总体设计思路 (3)2模糊洗衣机（控制）系统设计的总体方案 (4)2.1模糊控制洗衣机系统的模糊推理 (4)2.2 控制器的选择与比较 (7)2.3洗衣机控制系统功能流程图 (7)2.4本章小结 (9)3模糊洗衣机控制系统的硬件设计 (10)3.1模糊控制洗衣机系统的硬件设计结构 (10)3.2芯片部分 (10)3.3电源部分 (12)3.4按键输入部分 (13)3.5传感器部分 (14)3.5.1 温度检测部分 (14)3.5.2重力传感器部分 (16)3.5.3水浑浊度检测部分 (17)3.6蜂鸣器部分 (18)3.7显示部分 (19)3.8主电机部分 (21)3.9本章小结 (23)4模糊洗衣机系统的软件设计 (24)4.1洗衣机控制器软件总体设计思想 (24)4.2主程序设计 (26)4.2.1 系统初始化模快 (26)4.2.2液晶显示部分 (26)4.2.3模拟量采集部分 (27)4.3本章小结 (29)5总结与展望 (30)5.1论文总结 (30)5.2后续工作展望 (30)致谢 (32)[参考文献] (33)1绪论1.1引言模糊控制是用模糊数学的只是模仿人脑的思维方式，对模糊现象进行识别和判决，给出精确地控制量，对被控对象进行控制。

全自动模糊控制洗衣机的设计摘要：本文将模糊控制引人洗衣机控制系统中, 根据洗衣机工作特点, 重点阐述了其模糊决策系统和主要检测电路, 并给出该洗衣机的控制程序流图。

关键字：模糊控制, 传感器本课题是受日本日立公司委托, 由上海交通大学电机系和计算机系合作开发的科研项目。

主要任务是以洗衣机作为被控对象, 设计一套应用于洗衣机的采用模糊控制理论的交流变频调速系统, 目的是只用一个键就能完成洗衣所有功能。

它有助于我国将模糊控制理论引人家用电器领域, 为我国家用电器智能化开拓思路。

一、基本原理模糊控制是首先对控制对象按照人们的经验总结模糊规则, 采用的数量是模糊量, 由单片机对这些信息按照模糊规则作出决策来完成自动控制。

在洗涤衣物过程中, 衣物的多少, 面料的软硬等都是模糊量, 所以首先做大量的实验, 总结出人为洗涤方式, 从而形成模糊控制规则。

根据传感器接收的信息, 洗衣机判断出衣物多少, 面料软硬和脏污程度、脏污性质, 推理作出模糊决策。

从而完成注水量、洗涤时间、水流强弱、洗涤方式脱水时间、排水等所有功能。

具体工作方式如下:分析洗衣机的运行过程可以看出, 其主要被控参量是洗涤时间和水流强度( 即电机转速) , 影响这一输出参量的主要因素是被洗衣物的脏污程度和脏污性质, 这两个量可以用水的浑浊度和浑浊度变化率来表示( 即浑浊性质) , 在洗涤过程中,油性脏污的浑浊度变化率小, 泥性脏污的浑浊度变化率大。

实际分析证明: 输人和输出之间很难用一定的数学模型来描述, 系统的具体条件具有较大的不确定性, 其控制过程在很大程度上依赖于操作者的经验, 用常规的控制方法难以达到理想的效果。

应用模糊控制技术就能容易解决这个问题。

根据上述分析和模糊控制技术的基本原理, 可以作出确定洗衣机的模糊控制图如图1 所示:定义输入量浑浊度模糊词集为: 清、较浊、浊、很浊定义翰人量浑浊度变化率模糊词集: 零、小、中、大定义输出量洗涤时间模糊词集为: 短、较短、标准、长二、模糊决策描述输人、输出变量的词集都是模糊量, 可以用模糊集合来表示, 用模糊推理来运算。

洗衣机的模糊控制器设计1 洗衣机的模糊控制传统的洗衣机都是人们用肉眼观看后，根据人的经验来调整洗衣时间和用水量，而模糊控制就是以人对被控对象的控制经验为依据而设计的控制器，这样就能实现控制器模拟人的思维方式来控制洗衣机。

以模糊洗衣机的设计为例其控制是一个开环的决策过程，模糊控制按以下步骤进行。

[4]1.1 洗衣机的时间控制1.1.1 确定模糊控制器的结构选用单变量二维模糊控制器。

控制器的输入为衣物的污泥和油脂，输出为洗涤时间。

1.1.2 定义输入、输出模糊集将污泥分为3个模糊集：SD(污泥少)，MD （污泥中），LD （污泥多）；取值范围为[0,100]。

将油脂分为3个模糊集：NG （油脂少），MG （油脂中），LG （油脂多）； 将洗涤时间分为5个模糊集：VS （很短），S（短），M （中等），L（长），VL （很长）。

1.1.3 定义隶属函数选用如下隶属函数：50/5050/10050/50/50x x x x x x x μLDMD SD污泥1005010050500500 x x x x 采用三角形隶属函数可实现污泥的模糊化。

采用Matlab进行仿真，污泥隶属函数设计仿真程序如下： Close all ； N=2； x=0:0.1:100; for i=1:N+1 f(i)=100/N*(i-1); endu=trimf(x,[f(1),f(1),f(2)]); figure(1)； plot(x,u); for j=2:Nu=trimf(x,[f(j-1),f(j),f(j+1)]); hold on; plot(x,u); endu=trimf(x,[f(N),f(N+1),f(N+1)]); hold on; plot(x,u); xlabel(‘x’);ylabel(‘Degree of membership ’); 污泥程序仿真结果如图1所示：01020304050607080901000.10.20.30.40.50.60.70.80.91xDe g r e e of m e m b e r s h i p图1 污泥隶属函数将油脂分为三个模糊集:NG （无油脂）MG （油脂中）LG(油脂多)，取值范围为[0，100]选用如下隶属函数：50/5050/10050/50/50y y y y y y y LGMG NG油脂1005010050500500 y y y y 采用三角形隶属函数实现油脂的模糊化，仿真程序如下： Clear all; N=2; x=0:0.1:100; for i=1:N+1 f(i)=100/N*(i-1); endu=trimf(y,[f(1),f(1),f(2)]); figure （1）； plot(y,u); for j=2:Nu=trimf(y,[f(j-1),f(j),f(j+1)]); hold on; plot(y,u); endu=trimf(y,[f(N),f(N+1),f(N+1)]); hold on; plot(y,u); xlabel(‘y’);ylabel(‘Degree of membership ’); 油脂程序仿真结果如图2所示：01020304050607080901000.10.20.30.40.50.60.70.80.91yDe g r e e of m e mb e r s h i p图2 油脂隶属函数将洗涤时间分为五个模糊集：VS(很短)S （短）M （中等）L(很长)取值范围为[0,60] 选用如下隶属函数：20/4020/6015/2515/4015/1015/2510/10/10z z z z z z z z z z z z z VLL M S VS洗涤时间604060404025402525102510100100 z z z z z z z z 采用三角形隶属函数实现洗涤时间的模糊化,其Matlab仿真程序如下： Close all; Z=0:0.1:60;U=trimf(z,[0,0,10]); Figure(1); Plot(z,u);U=trimf(z,[0, 10,25]); hold on; plot(z,u);U=trimf(z,[ 10,25,40]); hold on; plot(z,u);U=trimf(z,[ 25,40,60]); hold on; plot(z,u);U=trimf(z,[ 40,60,60]); hold on; plot(z,u); xlabel(‘z’)ylabel(“Degree of membership ”); 洗涤时间仿真程序结果如图3所示：01020304050600.10.20.30.40.50.60.70.80.91zDe g r e e of m e m b e r s h i p图3 洗涤时间隶属函数1.1.4 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，洗涤时将越短”。

以洗衣机模糊控制为例的教学案例设计方法教学目标：
1.了解模糊控制原理及算法，学会设计基于模糊控制的洗衣机控制系统；
3.培养学生模拟、计算和实验的能力，提高学生的实际动手能力。

教学方式：
课堂讲授、案例学习、实验演示、互动交流
教学内容：
一、模糊控制原理及算法
1.1 模糊控制的基本原理
1.2 模糊控制系统的建模方法
1.3 模糊推理规则的设计及模糊集合的划分
二、洗衣机控制系统设计
2.2 洗衣机传感器的选择
2.3 模糊控制器的设计及调试
2.4 洗衣机控制系统的实现
三、实验演示
教学流程：
第一节课：
2.讲解模糊控制的算法及其步骤。

1.讲解洗衣机控制系统的构成及传感器的选择。

2.设计一个洗衣机控制系统，包括传感器的选择、硬件的设计及软件的编写。

3.进行实验演示，测试系统的可行性。

2.进行模糊控制器的建模及仿真实验。

3.总结模糊控制的优缺点及其应用范围。

教学评估：
1.考试评估：期末考试
2.实验评估：对实验设计、实验操作及实验报告进行评估。

3.论文评估：对模糊控制算法及应用进行写作评估。

教学资料：
1.教材：《模糊控制原理与应用》
3.软件：MATLAB、Proteus、Keil等
教学反思：
洗衣机模糊控制教学案例设计，可以增强学生的动手实践能力，提高学生的理论知识水平和专业技能，有利于培养学生的探究能力和解决问题的能力。

同时，教学过程中也需要注意，让学生理解模糊控制的实际应用和必要性，引导学生关注实用性和工程应用，培养能解决实际问题的能力。