基于模糊控制的智能洗衣机

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。

基于MATLAB的洗衣机模糊控制设计MATLAB是一种功能强大的数学软件，可以用于模糊控制设计。

在本文中，我们将介绍如何使用MATLAB来设计一个基于模糊控制的洗衣机控制系统。

首先，我们需要定义洗衣机模糊控制系统的输入和输出变量。

在一个简单的洗衣机系统中，输入变量可以是衣物的脏度和水位，而输出变量可以是洗衣机的清洗时间和水温。

接下来，我们需要建立一个模糊控制器模型。

模糊控制器是一个基于模糊逻辑的控制器，能够处理模糊输入和输出变量。

在MATLAB中，我们可以使用Fuzzy Logic Toolbox来建立一个模糊控制器模型。

我们首先需要定义模糊输入变量的隶属函数。

在这个例子中，我们可以定义脏度变量的隶属函数为"低"，"中"和"高"，水位变量的隶属函数为"低"，"中"和"高"。

然后，我们需要定义模糊输出变量的隶属函数。

在这个例子中，我们可以定义清洗时间变量的隶属函数为"短"，"适中"和"长"，水温变量的隶属函数为"低"，"中"和"高"。

接下来，我们需要定义输入和输出变量之间的模糊规则。

在这个例子中，我们可以定义以下规则：规则1：如果脏度是低和水位是低，那么清洗时间是短和水温是低。

规则2：如果脏度是低和水位是中，那么清洗时间是适中和水温是中。

规则3：如果脏度是低和水位是高，那么清洗时间是长和水温是中。

规则4：如果脏度是中和水位是低，那么清洗时间是适中和水温是中。

规则5：如果脏度是中和水位是中，那么清洗时间是适中和水温是中。

规则6：如果脏度是中和水位是高，那么清洗时间是长和水温是高。

规则7：如果脏度是高和水位是低，那么清洗时间是长和水温是中。

规则8：如果脏度是高和水位是中，那么清洗时间是长和水温是高。

摘要基于模糊控制的全自动洗衣机自动控制系统, 所有的电路都是在单片机的控制下工作的，而本设计中采用以单片机C8051F为核心结合接口芯片及外围电路以实现洗衣机的智能控制。

其中模糊控制器的设计是关键环节，采用传感器检测洗衣过程必需的物理量，进入模糊控制器，通过模糊推理，实现对洗衣机自动识别衣质、衣量，自动识别肮脏程度，自动决定水量，自动投入恰当的洗涤剂等功能的控制。

本设计在洗涤过程中采用了实时模糊控制，提高洗衣质量,节约能源。

硬件结构框图及软件流程图是该系统的重要组成部分,在整个控制过程中，模糊控制软件起了决定性的作用。

关键词：模糊控制；单片机；全自动洗衣机AbstractBased on fuzzy control completely automatic washer automatic control system, All electric circuits are worked under the monolithic integrated circuit control, at present, usually uses monolithic integrated circuit is Motorola Corporation's MC6805 series , but in this design ,it used Intel Corporation’s 8031 to take the control core, 8031 realizes the washer intelligent control, take the monolithic integrated circuit as the core unioning connection chip and the peri phery electric circuit. Fuzzy controller’s design is the essential link. It uses the sensor to examine the essential physical quantity of the wash clothes process, they enter the fuzzy controller, through the fuzzy reasoning, realizes of the washer automatic diagnosing clothes nature, the clothes quantity, the automatic diagnosing dirty degree, automatically deciding the water volume, function , automatic investing appropriate detergent, and so on. In this design , the process of washing uses the real-time fuzzy control, enhanced the quality of washing clothes ,Saves the energy. The hardware architecture diagram and the software flow chart are the important constituent of this system , In entire controlled process, Fuzzily controlled software plays the decisive role.Keywords：fuzzy control; single-chip; full-automatic washer1 绪论1.1 课题简介洗衣机是一种在家庭中不可缺少的家用电器,发展非常快,而全自动式洗衣机因使用方便更加得到大家的青睐, 全自动即进水、洗涤、漂洗、脱水等一系列过程自动完成。

目录一、研究背景 (2)二、洗衣机发展历史 (2)三、各国对模糊洗衣机的研究 (3)四、模糊理论简述 (4)五、模糊洗衣机介绍 (5)1、基本原理及结构 (6)2、模糊洗衣机的模糊推理 (6)3、检测 (10)（1）负载检测 (10)（2）浑浊度的检测 (11)（3）布量和布质的检测 (13)（4）水温检测 (14)（5）水位检测 (15)六、总结 (15)参考文献 (16)基于模糊控制的智能洗衣机一、研究背景洗衣机是通过利用电能转化为机械能来洗涤衣物的电器设备，其主要组成部分有箱体、洗涤脱水桶、传动和控制系统等，有的还装有加热装置。

通常我们讲的洗衣机是指以水为主要清洗液体，区别于使用特定的清洗液体或有专人清洗的干洗。

洗衣机的发明，把人们从诸如手搓、棒打等重复而又令人疲劳的简单劳动中解放出来，清洗衣物的效率大大提高，继而提高了人们的生活质量。

伴随着科学技术的不断向前发展，人们对洗衣机的制造水平和性能要求指标也日益提升，基于模糊控制的智能洗衣机便是顺应时代发展的科技产物之一。

二、洗衣机发展历史1858年，美国的汉密尔顿·史密斯在匹茨堡制成了世界上第一台洗衣机，标志着用机器洗衣的开端。

次年在德国出现了一种用捣衣杵作为搅拌器的洗衣机。

1874年,美国人比尔·布莱克斯发明了木制手摇洗衣机。

1880年，美国又出现了蒸气洗衣机，蒸气动力开始取代人力。

随后，水力洗衣机、内燃机洗衣机也相继出现。

1910年，美国的费希尔在芝加哥试制成功世界上第一台电动洗衣机，电动洗衣机的问世，标志着人类家务劳动自动化的开端。

1922年，美国玛塔依格公司改造了洗衣机的洗涤结构，把拖动式改为搅拌式，使洗衣机的结构固定下来，这也就是第一台搅拌式洗衣机的诞生。

1932年，美国本德克斯航空公司宣布，他们研制成功第一台前装式滚筒洗衣机，洗涤、漂洗、脱水在同一个滚筒内完成。

1955年，日本研制出独具风格、并流行至今的波轮式洗衣机。

1.绪论1.1洗衣机的介绍洗衣机目前作为一种在家庭中必不可少的家用用电器，发展的十分迅猛，备受使用者青睐的莫过于智能型模糊洗衣机，它能自动判断洗涤物的质地和重量，自动选择最佳洗涤程序，自动完成进水、洗涤、漂洗、甩干等一系列的过程。

1.11洗衣机的发展背景不管是在以前还是现在，衣服的洗涤都是不可避免的，洗衣机问世以前，它还是一项体力活，需要反复的手搓、敲打、清洗，冬天的时候洗衣服就更受罪了，有条件的可以加点热水，但是马上就冷了，还是只得在冰冷的水中搓洗衣服，总之给人的感觉就是一点都不轻松。

1958年，一个叫汉密尔顿·史密斯的美国人在匹茨堡制成了世界上第一台洗衣机。

1874年，同样也是一个美国人叫比尔·布莱克斯，发明了世界上第一台由人工搅拌的洗衣机，随后，“手洗时代”受到挑战。

1911年，还是聪明的美国人，又发现了世界上第一台电动洗衣机。

1920年，洗衣机的材质开始发现变化，美国的玛伊塔格公司将其木制桶改成铝制，第二年又改变了它的结构，有单层改为外层铝、内层铜的双层结构。

1936年，他们又将洗衣机的筒体改为搪瓷。

与此同时，洗衣机开始在世界各地相继问世。

这时出现喷流式和滚筒式两种洗衣机。

1932年后，一家美国公司成功研制了第一台前装式滚筒洗衣机，洗涤、漂洗、脱水全部在一个滚筒内自动完成，洗衣机的发展进入了一个崭新的时代。

这种滚筒洗衣机，很快在欧洲和美洲得到广泛应用。

第一台自动洗衣机于1937年问世。

这是一种“前置”式自动洗衣机。

靠一根水平的轴带动的缸可容纳4000克衣服。

衣服在注满水的缸内不停地上下翻滚，使之去污除垢。

到了40年代便出现了现代的“上置”式自动洗衣机。

随着工业化的加速，世界各国也加快了洗衣机研制的步伐。

首先由英国研制并推出了一种喷流式洗衣机，它是靠筒体一侧的运转波轮产生的强烈涡流，使衣物和洗涤液一起在筒内不断翻滚，洗净衣物。

1955年，在引进英国喷流式洗衣机的基础之上，日本研制出独具风格、并流行至今的波轮式洗衣机。

基于MATLAB的洗衣机模型模糊设计控制一、问题描述随着现代社会生活节奏的不断加快和人们生活水平的不断提高，人们对各种方便、快捷的家用电器需求量越来越大，为了提高人们的生活效率，全自动洗衣机应运而生。

洗衣机的技术发展日新月异，产品类型众多，但是从总体来看，人们对洗衣机的基本要求应该是：省时、省电、省水、磨损率小、操作方便、功能完善等。

模糊控制洗衣机不仅实现了洗衣机的全面自动化，也提高了洗衣的质量，具有很强的实用性和较好的发展前景。

本设计就是围绕着智能洗衣机进行研究。

本课题的主要目的就是设计一个比较合理的洗衣机模糊控制器，这种采用模糊控制的洗衣机能够自动检测洗衣桶内水的脏污程度和污渍性质（油污或者泥污）；能自动预选洗涤时间，并适时调整这些运行参数，以达到最佳的洗涤效果。

二、解决方案本课题的主要是通过模糊控制来对洗衣机进行控制，通过MATLAB对其仿真。

课题的主要目的是设计一个比较合理的洗衣机模糊控制器，这种采用模糊控制的洗衣机能够自动检测洗衣桶内水的脏污程度和污渍性质（油污或者泥污）；能自动预选水位和洗涤时间，并能够进行整个洗涤过程中实施监控，并适时调整这些运行参数，以达到最佳的洗涤效果。

模糊控制器的组成框图如图1所示图1三、实现步骤本设计选用两输入单输出模糊控制器。

控制器的输入为衣物的污泥和油脂，输出为洗涤时间。

将污泥分为3个模糊集：SD(污泥少)，MD （污泥中），LD （污泥多）；将油脂分为3个模糊集：NG （油脂少），MG （油脂中），LG （油脂多）；将输出的洗涤时间分为5个模糊集：VS （很短），S （短），M （中等），L （长），VL （很长）。

1、定义隶属函数污泥含量选用如下隶属函数：()()()()()()⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=⎩⎨⎧-=-==50/5050/10050/50/50x x x x x x x μLDMD SD μμμ污泥1005010050500500≤<≤<≤≤≤≤x x x x采用三角隶属函数可实现污泥的模糊化采用Matlab 仿真，如图2所示。

本科毕业论文模糊控制洗衣机成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）（模糊控制洗衣机）摘要模糊洗衣机是一种智能型的洗衣机，它和传统的洗衣机相比，是一种全新的家用电器。

传统的全自动化洗衣机有两种，一种是机械控制式，一种是单片机控制式。

无论采用什么方式，它们都需要进行人为的洗涤程序选择，衣质和衣量选择，然后才能投入工作。

在本质上讲，这种洗衣机还称不上是全自动的，最多只能称为半自动的。

用MC6805R3控制的模糊洗衣机和传统的洗衣机有很大的区别，它能自动化识别衣质、衣量、自动识别肮脏程度，自动化决定水量、自动投入恰当的洗涤剂，从而全部自动地完成整个洗染过程。

由于洗涤程序是通过模糊推理而决定的，帮有着极高的洗涤效能，从而不但大大提高洗衣机的全自动化程度，也大大提高了洗衣的质量。

用MC6805R3控制的模糊洗衣机可以说是真正的全自动洗衣机。

在整个控制过程中，单片机MC6805R3和模糊控制软件起了决定作用。

关键词：洗衣机分类、智能型、单片机、自动化AbstractOut the washing machine is a wit washing machine, and traditional the washing machine, is a new household appliances. The traditional full automation washing machine has two, the mechanical control, which are monolithic integrated circuits to control type. No matter what, all of them will require artificial washing procedure, the quality and the quantity, then committed to work. in essence, the washing machine is no automatic, semi-automatic, most can be clothing words：Cam、high deputy、automationMc6805r3 blurred with the washing machine and traditional the washing machine, a major difference, it can automatically identify clothes, clothes, dirty automatically identify and automation to decide automatically on water and proper that automatically remove all the process. The washing process by obscure reason, and help with the washing, but efficiency will not significantly improve the washing machine of automation, has greatly improved the quality.Mc6805r3 blurred with the washing machine can say is really an automatic washing machine. In the control, control software mc6805r3 monolithic integrated circuits and vague a decisive role.Keywords ：the washing machine, classifying, Intelligent, monolithic integrated circuits, automated目录第一章模糊洗衣机控制系统逻辑结构 (1)第一节电源电路 (1)第二节洗衣机状态检测电路 (1)第三节显示电路 (2)第四节输出控制电路 (2)第二章模糊洗衣机的模糊推理 (5)第三章洗衣机物理量量检测方法 (9)第一节浑浊度的检测 (9)第二节布量和布质的检测 (11)第三节水温检测 (12)第四章布质布量的模糊推理 (13)第一节布量的检测和推理 (13)第二节布质的检测和推理 (14)谢辞 (18)参考文献 (19)第一章模糊洗衣机控制系统逻辑结构单片机MC6805R3对洗衣机的控制系统逻辑结构如图1-1所示。

基于模糊逻辑控制的全自动洗衣机目录摘要 (1)一引言 (2)二模糊控制器的设计 (3)2.1模糊控制的基本原理 (3)2.2模糊控制器的设计 (3)三模糊洗衣机控制系统电路 (6)3.1电源电路 (7)3.2洗衣机的状态检测电路 (7)3.3显示电路 (8)3.4输出电路 (8)3.5按键及报警电路 (9)3.6单片微型机MC68HC05SR3 (9)四洗衣机物理量检测 (10)4.1浑浊度的检测 (10)4.2布量和布质的检测 (12)4.3水温检测 (12)五模糊洗衣机的模糊推理及控制软件 (13)5.1布量的检测和推理 (16)5.2布质的检测和推理 (17)5.3控制软件 (20)六小结 (21)七参考文献 (21)摘要随着科技的不断进步，工业生产过程已经向大型化、精细化、现代化以及复杂性发展，一般的常规控制方法已经不能满足实际生产的需求。

智能型控制算法应运而生，在众多的算法中，模糊控制算法利用计算机来实现人的控制经验，是模糊理论与计算机技术、自动化技术相结合的产物，由于其良好的控制特性而得到了广泛应用。

本报告叙述的是基于模糊逻辑控制的全自动洗衣机的设计，对模糊控制理论及其智能优化控制策略和方法上做了详尽的研究，建立了一种控制系统。

在系统的构建中，应用单片微型机MC68HC05SR3作为核心控制部分，采用模糊控制算法进行控制。

关键词：模糊控制、自动化技术、单片微型机MC68HC05SR3AbstractThe abstract along with the technical unceasing progress, the industrial production process already to the large scale, the fine refinement, the modernization as well as the complex development, the general convention control method already could not satisfy the actual production the demand.The intelligence control algorithm arises at the historic moment, in the multitudinous algorithms, controls the algorithm to realize human's control experience fuzzily using the computer, is product which the fuzzy theory and the computer technology, the automated technology unify, obtained the widespread application as a result of its good control characteristic. This report is based on fuzzy logic control design, automatic washing machine for fuzzy control theory and intelligent optimization control strategies and methods to do detailed research, establishing a control system. In the system of single-chip microcomputers in the application as part of the core control MC68HC05SR3, using fuzzy control.Key word: Fuzzy control, automated technology,Single-chip microcomputer MC68HC05SR3一引言1965年美国自动控制理论专家L A Zadeh首次提出了模糊集合，1974年英国EH Mamdani首先将模糊控制应用于锅炉和蒸汽机的自动控制。