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

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），LD （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），VL （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。

采用Matlab 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 NG) then (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 is MG) then (z is M)

5. If (x is MD) and (y is MG) then (z is M)

6. If (x is LD) and (y is MG) then (z is L)

7. If (x is SD) and (y is LG) then (z is L)

8. If (x is MD) and (y is LG) then (z is L)

9. If (x is LD) and (y is LG) then (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view--rules可实现模糊控制的动态仿真如下。