模糊控制洗衣机

机电产品实例模糊控制洗衣机An example of mechatronic productFuzzy control washing machine 本文结构产生的背景控制过程模糊洗衣机的结构传感器及其他主要的系统 产生的背景v普通的洗衣机虽然省力、省时，但是对于不同的衣物，放多少洗衣粉和多少水？一般人们是按照经验来确定的。至于洗的干净与否，是等到洗衣结束确定的。v基于上述不便，模糊控制洗衣机是在神经网络智能控制下，模仿人的思维进行判断操作的一种新型的智能洗衣机，普通微电脑洗衣机采用的是量化的固定程序，一经设定，便不能更改；而模糊控制洗衣机可以在一定程度上随时变化，因而具有人工智能。 v模糊控制洗衣机 控制过程v模糊控制洗衣机可以通过各种传感器自动检测所要洗的衣料布质、质量、水温、污垢程度以及洗衣水的浑浊程度等，然后通过模糊控制器对收到的信息进行判断，以决定洗衣粉的用量、水量的多少、洗涤时间、洗涤方法和漂洗遍数等。据估算：一台容量为5Kg的模糊控制洗衣机的用水量要比双杠洗衣机节水一半，节电三分之一。 v控制原理：一个控制系统通常是由输入量、模糊推理规则和输出量组成。系统根据不同的输入量采用对应的推理规则决定输出的大小。水温传感器水温度 负载传感器布质传感器洗涤剂传感器水流大小洗涤时间洗涤物质推理规则衣物的量 v模糊控制是首先对控制对象按照人们的经验总结出模糊规则，然后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。v模糊控制器一般是一个智能芯片，具有存储和计算能力，推理规则就存储在这个芯片中。所谓推理规则就是把人洗衣服的模糊经验数字化。例如如果负载小，洗涤化纤衣服，且水温高，人们就用小的力量，洗涤时间短。将很多类似的经验规则化，就形成了推理规则。在用的时候，根据不同的输入组合，采用不同的规则就可以了。 模糊洗衣机的结构v模糊控制洗衣机主要是靠传感器感知收集各种信息数据，如有自动感知水温度高低、水量多少、衣料脏的程度的光电传感器，以此决定洗衣粉的多少；有自动检测衣料重量、布质的传感器。用来选择洗涤程序；有自动感知水位的传感器，来确定水位；有感知衣服脏程度、性质、漂洗浑浊的光电传感器，确定水温高低、洗涤时间和漂洗次数。 传感器及其他主要的系统v衣服种类主要有棉纤维和化纤之分，化纤的衣服要比棉纤维的衣服好洗。水温越高，洗涤效果越好。洗涤剂主要是由各种酶决定洗涤效果。机械力也就是洗衣机通过水流来模拟揉、搓等各种人的动作，模糊控制洗衣机通常采用以下的传感器来进行信息量的提取。v模糊控制洗衣机的主要传感器：水位传感器根据洗涤物的多少自动感知，设定并自动控制用水量。 布质传感器根据自动感知衣物重量和吸水程度，感知衣物的布质，确定洗涤方法。水温传感器可以根据环境温度和水温，自动决定洗涤时间。光电传感器根据衣物洗涤过程中洗涤循环水的透光率（脏程度），决定最佳洗衣程序。负载量传感器主要用于洗涤衣服的多少。 布质传感器v为了测出布质布量， 先加人一定的水并让电机转动,突然切断电源, 由于惯性作用电机会维持短时间旋转。此时电机处于发电机状态, 会产生一定感应电势并逐渐衰减到零。由于衰减速率与布阻抗成一定的线性关系, 通过对定子绕组两端电势进行整流和检测, 经光电隔离后形成脉冲信号。脉冲信号多则布阻抗小, 反之亦然。经过几次测量就可以判断出布阻抗, 通过模糊推理得出布质及布量。 v浑浊度检测系统 由于受洗涤剂、洗涤方式等因素的影响，在检测过程中，被洗衣物的污染程度难以准确的测定，其污染性质的检测更难以进行，采用浑浊度传感器，通过动态检测浑浊度和洗涤液的导电率的变化，可确定洗涤时间、漂洗次数和时间。（1）浑浊度传感器美国Honeywell公司生产的APMS10G浑浊度传感器的结构如图 v浑浊度传感器结构串行通信接口微处理器数/模转换 导电率测量电极 LED驱动模/数转换浑浊度 v该传感器具有检测液体浑浊度和导电率的两项功能，检测原理如图，起输出的是数字量，用户可通过计算机与传感器进行串口通信直接得到数据。流体中的颗粒透射光检测 散射光检测光源 v浑浊度传感器主要采用红外光电传感器由红外发射管发出一定强度的红外光, 红外接收管在溶液的另一侧接收红外线。红外线在溶液中透光性的大小就决定接收方产生光电电流的大小, 光电流经整形放大和数据处理后, 就可以判断出水的浑浊程度。 （2）浑浊度检测系统模糊洗衣机主要是使用浑浊度传感器检测洗涤液的污染程度来间接确定测量被洗衣物的脏程度、污染性质，另外根据洗涤液达到相同浑浊度的时间的不同，可判断衣物的污染性质是油污还是泥污。为了很好的通过浑浊度检测来确定主洗时间，可采用一种浑浊度反馈控制的检测。 v工作原理：在进行浑浊度检测时，单片机先通过继电器打开电磁阀，等待20s，待洗衣机内的洗涤液进入排水泵后，单片机通过继电器启动排水泵，30s后，断开电磁阀和排水泵，这样洗涤液进入浑浊度传感器的测量槽，洗涤液静止30S后进行浑浊度测量排水泵 继电器继电器电磁阀洗衣机单片机浑浊度传感器洗涤液 v原理：检测洗涤剂浑浊度时，洗涤液中有大量的气泡，故静止一段时间后检测浑浊度，在一定时间内洗涤液浑浊度增长率变化不大时，可结束洗涤。v模糊控制器的控制算法包括以下两个部分: 一个是模糊矩阵运算; 另一个是将输入变量( 浑浊度和浑浊度变化率) 模糊化处理, 查找查询表并作输出处理的程序。 清较浊浊很浊零短较短标准标准小较短标准标准标准中标准长长长大标准长长长变化率时间浑浊度 浑浊度查询表 加衣服和少量水测出布质 修正洗衣时间浑浊度及其变化率的变化加水和洗涤剂洗涤浸泡洗衣时间 排水脱水进水清洗排水脱水 进水清洗干净 浑浊度检测排水脱水干净三清洗衣结束提示 自动断电yesnoyesnoyesno模糊控制洗衣机洗衣控制流程图 模糊控制洗衣机的发展前景v能源问题已成为制约当今社会发展的重要问题。模糊洗衣机在将衣服洗干净的前提下不仅能够节约电能，而且也能节约水资源，模糊洗衣机将会成为未来洗衣机发展的方向。