即热式电热水器模糊控制器的设计
目录
摘要 (2)
第1章绪论 (4)
1.1 模糊控制在家用电器中应用的意义 (4)
（1）即电式热水器研究的背景和意义 (4)
（2）模糊控制技术的优点 (4)
1.2 方案选择与方案论证 (5)
1.3本研究课题研究内容 (5)
第2章模糊控制器的设计 (6)
2.1 模糊控制的基本原理 (6)
2.2 模糊控制器的设计 (6)
（1）精确量的模糊化 (6)
（2）模糊控制算法设计 (6)
（3）模糊控制状态表与查询表的建立 (7)
第3章系统硬件设计 (9)
3.1 系统总体方案 (9)
3.2 系统硬件组成及工作原理 (9)
3.3 系统硬件电路的设计 (10)
（1）温度检测电路 (10)
DS18B20测温原理 (10)
DS18B20与单片机的接口电路 (11)
（2）水流检测电路 (11)
（3）输出控制电路 (12)
（4）键盘与显示电路 (12)
（5）核心部件单片机 (13)
（6）整流和稳压电路 (13)
第4章系统软件设计 (14)
4.1 主程序 (14)
4.2 T0、T1中断服务程序 (15)
4.3 数据采集模块 (15)
4.4 键扫描子程序 (16)
4.5 显示子程序 (17)
4.6 模糊控制程序 (18)
设计总结 (20)
参考文献 (21)
附录 (22)
摘要
模糊控制理论是模糊数学在工程应用中的一个重要分支，其基本思想就是利用计算机来实现人的控制经验，它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广泛应用。
本文应用ATMEL单片机AT89S52作为核心部件，并引用了模糊控制理论与现场调试相结合的办法编制出具有智能补偿的系统软件，从而克服了PID控制方式中存在的进入恒温状态所需时间长、控制精度低、PID参数设置方法不易掌握等缺陷而造成的时间和能源的浪费，使系统工作效率低下，不能很好满足使用的要求。实际运行表明，应用本系统控制技术而设计的即热式电热水器温度控制系统工作稳定可靠，控制精度高，过渡过程时间短。
本系统可以实现对热水器水温的实时控制，程序的可移植性强，有很好的推广、应用价值。性能达到目前国内的同类设备水平，且价格低廉。
关键词：模糊控制，PID控制，温度传感器，霍尔传感器
ABSTRACT
The fuzzy control theory is an important branch in engineering applications of fuzzy mathematics. Its basic thought is using computer to realize people's control experience .It is the result of the fuzzy theory combined with computer technology and automatic technology. And it is widely used because of its good control characteristics.
This text uses single-chip microcomputer AT89S52 of ATMEL as the key part and have programmed system soft ware with intelligence compensation using the method of the fuzzy control theory combined together with field debug, thus overcomes the disadvantages of waste of time and energy existed in PID control method, caused by the long necessary time to reach constant temperature state, low control precision, difficulty to grasp the setting methods of PID parameters etc., which make systematic working efficiency low and can't meet the demand. Practical running indicates that the temperature control system of electric heater designed using this system control technology is steady and reliable, with high control precision and short transition time.
This system can realize the re al-time control of the temperature of the water heater, with strong portability of the procedure. It is worthy of popularization and application and its performance reaches the domestic similar equipment level at present, with low cost
Key Words：fuzzy control, PID control, temperature sensor, Hall's sensor
第1章绪论
1.1 模糊控制在家用电器中应用的意义
（1）即电式热水器研究的背景和意义
近年来，热水器已经成为与人们生活密切相关的电器设备。它有安全、环保等特点，对安装的要求比较简单，不受空间限制，可以因地制宜。
模糊控制是以模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制技术。近几年来，随着人们生活水平的提高，住宅用户都有条件使用上述即热式电热水器，安全系数可以达到100%。通过检测，即热式比传统的热
水器可节省40%能源。因为他既不需要预热，又不用保温，省去了大量的额外开支，给用户带来真正的实惠。即热式产品作为新型环保产品，在我国广泛使用是大势所趋符合现代消费潮流。
（2）模糊控制技术的优点
模糊控制力图对人们关于某个控制问题的成功与失败和经验进行加工, 总结出知识, 从中提炼出控制规则, 用一系列多维模糊条件语句构造系统的模糊语言变量模型, 应用CRI 等各类模糊推理方法,可以得到适合控制要求的控制量, 可以说模糊控制是一种语言变量的控制。
模糊控制具有以下特点:
(1) 模糊控制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, 设计简单, 便于应用。
(2)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) 模糊控制算法有利于模拟人工控制的过程和方法, 使之具有一定的智能水平。
除此, 模糊控制还有比较突出的两个优点:
第一, 模糊控制在许多应用中可以有效且便捷地实现人的控制策略和经验。
第二, 模糊控制可以不需被控对象的数学模型即可实现较好的控制。
模糊控制也有缺陷, 主要表现在: 1) 精度不太高; 2) 自适应能力有限; 3) 易
产生振荡现象。
1.2 方案选择与方案论证
即热式热水器使用前无需加热，以做到即开即热，市场上的即热式热水器一般采用继电器调节加热档位，这种控制属于开环控制系统，在某一档位下，以固定功率加热，当入水温度或水压变化时，出水温度就会发生变化，需要重新调节加热档位。目前流行恒温式即热式热水器一般采用单纯的 PID 调节的方式控温，直接检测出水温度构成反馈控制系统这种单纯的反馈控制在水压恒定，入水温度不太低的情况下能满足控制要求，由于温度控制系统存在的滞后性，在水压波动，电压波动，入水温度变化等外界干扰较大的情况下可能会造成出水温度波动过大，调节时间过长，不能满足即热式热水器快速恒温的要求
因此我选择采用模糊控制器来实现即热式电热水器的控制，而模糊控制器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, 设计简单, 便于应用。并且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。而且模糊控制算法有利于模拟人工控制的过程和方法, 使之具有一定的智能水平。
我的设计方案的工作原理为：温度传感器及有关电路将电热水器出口温度转化为电压，再通过A/D转换为数字量，单片机将测得的数字量转化为与之对应的温度值。与设定的温度相比较后，以偏差及其变化量为输入、加热量为输出，通过模糊控制算法，就可达到水温自调的目的，并加以显示。
1.3本研究课题研究内容
采用模糊控制算法实现热水器的温控，利用热敏电阻检测电热水器出水口温度，根据出水口温度与设定温度的差值及该差值随时间的变化率实施模糊逻辑控制。
课题主要要求：
1．阐述恒温模糊控制的原理；
2．基于单片机恒温模糊控制系统硬件结构的设计；
3．控制系统软件的编制；
4．绘制硬件结构图和软件流程图；
第2章 模糊控制器的设计
2.1 模糊控制的基本原理
模糊控制的基本原理可由图2.1表示，它的核心部分为模糊控制器，如图中虚线框中所示。模糊控制器的控制规则由计算机的程序实现，微机通过采样获取被控制量的精确值然后将此量与给定值比较得到误差信号E,一般误差信号E 作为模糊控制器的输入量。把误差信号的精确量进行模糊化得到模糊量，误差E 的模糊量可以响应的模糊语言表示。至此，得到模糊误差E 的模糊语言集合的一个子集e 。再由e 和模糊控制规则根据推理合成规则进行决策，得到模糊控制量u 。
图2.1 模糊控制器原理框图
2.2 模糊控制器的设计
（1）精确量的模糊化
模糊控制器的输入要求为模糊集合，因此需要将确定数模糊化。常用的方法有以下两种: ① 将确定数如1e 看作模糊集合1E 的一个特例。此时，模糊集合1E 只包含一个元素i n , i n =e K *1e ,在该元素上的隶属度为，即
1E =〔0 0 …0 1 0 …0〕 （2.5）
② 根据确定数1e 及量化因子e K ，由i n =e K *1e 求得1e 在基本论域〔-e ，e 〕上的量化等级i n ；其次查找语言变量E 的赋值表，找出在元素i n 上与最大隶属度对应的语言值所决定的模糊集合，该模糊集合就代表了确定数1e 的迷糊化。 （2） 模糊控制算法设计
模糊控制算法，或称模糊控制规则，实质上是将操作者在控制过程中的手动操作策略加以总结而得到的模糊条件语句的集合。除了用模糊条件语句表达控制规则外，还可以用模糊控制状态表来表示。
常见的模糊控制器结构如图2.2所示，其中分(a)、(b)、(c)分别对应单输入单输出模糊控制器、双输入单输出模糊控制器、多输入单输出模糊控制器。
(a)单入单出模糊控制器 (b)双入单出模糊控制器 (c)多入单出模糊控制器
图2.2 模糊控制器结构
（3） 模糊控制状态表与查询表的建立
由if E=NB or NM and EC=NB or NM then u=PB 所确定的模糊关系可用式2.6写出，即：
（2.6）
如果令此刻采样所得到的实际误差量为e 且误差的变化为ec ，由式u e R = 可以算出控制量为：
（2.7）
对于e 及ec 的隶属函数值对应于所量化的等级上取1，其余均取零，这样式2.7可以简化为：
1min{max[();()];max[();()];()}E E EC EC U NB NM NB NM PB x
u i i j j x μμμμμ= （2.8）
式中()E NB i μ，()E NM i μ是模糊集合NB E 和NM E 第i 个元素的隶属度，而()EC NB j μ，
()EC
NM j μ是模糊集合NB EC 和NM EC 第j 个元素的隶属度。
同理，可以由其余各条语句分别求出控制量221,,u u ???，控制量为模糊集合u ，表示为：1221u u u u =++???+ (2.9)
由式2.9计算出的模糊控制量可以选用一种判决方法，如最大隶属度法，将控制量由模糊量变为精确量。
由模糊条件语句表达的控制规则，可得出如表2.4所示的模糊控制状态表以及如表2.5所示的模糊控制器查询表
表2.4 模糊控制规则表
表2.5 模糊控制器查询表
第3章系统硬件设计
3.1 系统总体方案
本系统中，需要检测的输入信号有出水口温度和内胆温度及水流检测信号。需要输出的信号主要是双向可控硅的导通时间以控制加热功率的大小。还要完成数据的实时显示及各工作阶段指示、出水温度的设置、自动检测故障原因并显示等功能，还具有各种完善的保护功能，如温度的超限报警、防干烧。系统结构框图如下：
图3.1 系统结构框图
3.2 系统硬件组成及工作原理
图3.2 控制系统原理框图
即热式电热水器控制系统由水流检测电路、显示键盘电路、测温电路、加热输出控制电路、工作指示及保护电路和过零检测等电路组成。
控制系统原理框图如图3.2所示。首先通过温度传感器DS18B20将出水口温度直接变换成数字量送到单片机。单片机对接收到的信号与设定信号进行比较，采用模糊控制的方法，输出一个控制量，控制可控硅的导通周波数，以实现对加热量的控制。同时用LED显示当前温度。
3.3 系统硬件电路的设计
控制系统硬件电路图如附录所示，下面就各个硬件电路设计模块分别描述。（1）温度检测电路
DS18B20测温原理
如图3.3所示，图中低温度系数晶振用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1,高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入。
减法计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置值将重新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值就是所测温度值。
DS18B20与单片机的接口电路
如图3.4所示。单片机端口接单线总线，为保证在有效的DS18B20时钟周期内提供足够的电流，可用一个MOSFET管来完成对总线的上拉。
图3.4 DS18 B20采用寄生电源的电路图
当DS18B20处于写存储器操作和温度A/D转换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10us.采用寄生电源供电方式时VDD和GND端均接地。由于单线制只有一根线，因此发送接口是三态的。它与单片机的连接电路请看附录。
（2）水流检测电路
由于本热水器的贮水箱容积非常小，必须做到通水通电，断水断电，因此必须对水流进行检测，防止干烧发生事故。在本设计中采用了霍尔传感器。霍尔器件是一种磁传感器，用它们可以检测磁场及其变化。
图3.6 水流检测电路
水流检测电路的结构如图3.6所示，由开关型霍尔器件、放大电路和光电藕合器组成。当没有接通水源时，因磁钢离霍尔器件有一定的距离，无法在霍尔器
件上形成足够的磁场强度，霍尔器件输出高电平，三极管Q5截止，输出控制信号为高电平，该控制信号经或非门输出低电平，切断了加热控制回路。当接通水源时，磁钢随水流上升至霍尔器件位置，并在霍尔器件上形成足够的磁场强度，此时，霍尔器件输出低电平，三极管导通，通过光藕输出低电平的控制信号，此信号和单片机发出的低电平控制信号或非后，输出高电平，接通了加热控制回路。
（3）输出控制电路
输出控制电路如图3.7所示，主要由光电耦合器OPTOIS01,OPTOTRIAC、双问可控硅Q7、继电器和加热管等器件组成。利用光电耦合器隔离交直流信号，以保证由单片机输出的信号与外部设备之间的电隔离。当单片机发出的控制信号为高电平时，光电耦合器U2导通，输出低电平，继电器导通，接通加热控制回路。此时，单片机将检测到Pl.7 引脚变为低电平，输出干烧报警信号。
AC 220V
图3.7 输出控制电路图
（4）键盘与显示电路
键盘接口电路由按键SB1-SB3组成，这3个按键分别接到单片机的输入引脚P1.2, P1.3 和Pl.4, 按键SB1作为整个控制系统的启/停键，按键SB2、SB3作为设定键，用于设置温度的增减。单片机的输出引脚P2.0和P2.1分别通过限流电阻和三极管与数码管的阳极相连向它们提供选通信号。当端口输出低电平时，相应的三极管导通，从而使相应的7段数码管选通。
（5）核心部件单片机
系统采用单片机AT89S52作为
模糊处理的核心， AT89S52具有
如下特点:40个引脚，8k Bytes
Flash片内程序存储器，256
bytes的随机存取数据存储器
(RAM), 32个外部双向输入了输
出(v0)口，5个中断优先级2层中
断嵌套中断，2个16位可编程定时
计数器,2个全双工串行通信口，
看门狗(WDT)电路，片内时钟振荡
器。
其晶振电路与复位电路如图
3.9所示
图3.9单片机复位与晶振电路（6）整流和稳压电路
在本控制器中使用了三种电源，它们分别是系统电源+5V,测温放大电路中UA741的供电电源和PWM输出电源±12V。采用如图3.10所示的稳压电路。
2图3.10 整流与稳压电路
第4章系统软件设计
单片机控制系统的整个程序由主程序、TO,T1定时中断服务程序、INT1过零触发中断服务程序(包括以上五个模块)组成。在整个程序中使用了三个中断，
T0,T1定时中断为内部中断，主要是为了控制采样时间和控制双向可控硅的导通时间。INT1中断主要为了检测过零信号而设的外部中断，每检测到一个过零信号，就产生一个中断请求。
4.1 主程序
在主程序中，先进行各部分的初始化，包括单片机的初始化、定时器、外部中断及数据单元的初始化等。TO中断服务程序的运行时间必须小于采样时间，采样时间设计为0.5s。主程序的流程图如图4.1所示
图4.1 主程序流程图
4.2 T0、T1中断服务程序
TO中断服务程序用于等待DS18B20进行温度转换所需的时间。TO定时/计数器的初值由DS18B20的延时时间以及TO溢出中断次数来决定。因为本设计中时钟频率为6MHz，即使采用16位的定时方式，也无法实现0.5s的定时，故必须在硬件定时的基础上再用软件计数的方式来完成。先在定时器中设计一个时间常数，使其每隔20ms产生一次溢出中断，CPU响应中断后将R1中计数值加一，当R1中内容为25时，即可实现0.5 s的定时。其流程图如图4.2
图4.2 T0中断服务程序
T1中断服务程序用于控制双向可控硅触发脉冲的延时时间。本次设计T1做为计数器，计过零脉冲个数。
4.3 数据采集模块
数据采集模块主要用来采集电热水器出水口的温度，其框图如图4.3、图4.4所示。在一次采集中，对二个通道连续各采集3次数据，经DS18B20转换成数字量后并经过数字中值滤波消除干扰，存入相应寄存器，再送入单片机内进行数据处
理。
图4.3 温度读取流程图
图4.4 数据采集流程图
4.4 键扫描子程序
由于人们对热水器水温要求的不同，因此即热式电热水器的出水温度可通过
键盘来设置所需的数值。根据功能设置了三个键，分别为开关键、温度增加键和减少键。在软件设计上主要采用扫描来检测有无键按下，当检测到低电平时，调用一段延时来消除抖动，防止误触发。其框图如图4.5所示。
图4.5 键扫描子程序流程图
4.5 显示子程序
显示部分主要用于实时显示出水口温度的值。数据每0.5s更新一次，与采样的时间间隔相同。本次设计要进行温度的两位显示，并且进行动态显示，那么我
们先通过查表把个位数字的编码送到P0口，同时送个位数字显示器的位控信号，接着送十位。此程序循环调用后就能同时显示出2位数字。其流程图如图4.6所示。
图4.6 显示子程序流程图
4.6 模糊控制程序
该系统运用模糊控制算法对系统进行控制,使热水器出水温度达到设定值。具体控制如下:
模糊控制流程图如图4.7所示。
图4.7 模糊控制算法流程图
设计总结
为期两周的微机原理课程设计结束了，这次我的课题是“即热式电热水器模糊控制器的设计”，刚开始确实不怎么有头绪，在老师细心的指导下和同学们的帮助下，如期完成了设计任务。这期间感触颇多。
刚接触这个题目时仅仅只有一个感性的认识，后来通过查阅资料，渐渐地有了一个思路。接下来就是方案论证了。这期间我有了几套方案，经过老师的审核和同学们的讨论，最后确定了这个最终的方案。本以为方案论证一完成就成功了一半，但是在实际过程中，总会遇到各种问题。包括各种芯片的选择匹配问题，以及算法的设计，本以为自己的算法很完美，但是最后却发现没有考虑硬件的限制，只得重新再来。还有就是模型的建立，因为以前这方面的经验比较缺乏，所以很困难，只能去请教老师和其他有经验的学长，在他们的帮助下，我自己也到处查资料，模型终于建立起来了。还有就是各种图形的绘画，因为长时间没接触的缘故，开始时用的不怎么熟练，后来就游刃有余了。两周时间很快就过去了，这期间我学会了很多东西，对于控制系统的认识也有了一个升华。
感谢胡老师和皮老师的悉心指导和同学们的帮助，正是因为你们的奉献，我才顺利的完成了本次课程设计。
即热式及储水式电热水器的优缺点
电热水器可分为储水式和即热式两种，前者是指家里常见的那种大水桶式的，后者非常小巧美观，节约空间。即热式热水器也分为两种；即热式和快热式。即热式热水器的功率比较大，最大功率可达到 6--7KW左右。快热式电热水器的功率则要比即热式小一些功率可达4--5KW,储水式大概在1.5--2KW之间。但是这只是额定最高功率。一般石家庄地区使用时调到其功率的一半水温就已经可以淋浴了。以即热式为例。最高为8KW，淋浴是调到一半为4KW时，出水温度可达到42度左右。可以满足正常淋浴需求。再来说说电线。 现在大家家里常备常见的多为2.5平方的电线，其额定电流是15A左右。我们计算一下其可以承受多大功率。电流乘以电压等于功率=15A×220V=3300KW。由此看出2.5平方的电线是刚刚可以承受即热式电热水器的。但是这样做电线的损耗非常大。线路发热过度会导致寿命缩短。所以2.5的电线可以PK掉。 我们再来计算一下4平方的电线。4平方的电线大概可以承受24A的电流。24A×220V=5.28KW。选取最大功率的即热电热水器的正常使用功率是8KW，正常使用瞬时功率为4KW,这样子我们就可以看出5.28>4KW。安全功率大于实用功率。所以4平方是相对安全的当然如果你非要调到最大功率。4平方的电线就有点力不从心了。 我们再来比较一下即热式和储水式热水器的优缺点
即热式电热水器 优点：安全小巧美观，干净环保；即开即热，3-5秒出热水无须等候，热水使用时间不受限制，想用多久就用多久；用多少烧多少，省电省水，没有损耗；内置温控仪保证温度在30-50度之间，解决温度持续高温导致的结垢漏水问题。 缺点：功率过大，安装是需要提前预留足够电源线。 储水式电热水器 优点：安全（是指你淋浴时关闭电源），干净无异味，容积越大热水量越多，适合洗澡。 缺点：热水时间长，须等候，临时用热水用不上；需要的热水量不好把握，长时间烧好水，不及时用掉就冷却了，浪费电。体积一般偏大，家庭人口越多，热水器越大，安装占空间，如果热水器不够大，洗澡要排队烧。洗涤、洗漱不够方便。
浅析即热式电热水器几种常见的加热方法
浅析即热式电热水器几种常见的加热方法 即热式电热水器因即开即热、不用预热、不用储水、不用保温，以其小巧时尚的外观、比储水式更快的加热速度、比燃气热水器更安全等特点，如今被时尚的年轻人所追崇。 但即热式电热水器的好坏，最关键还是发热体，发热体的好坏将直接影响到热水器性能稳定、热效率、使用寿命和安全性等其他性能。 目前市场上即热式电热水器主要有金属和非金属两种不同的发热体材质，其中60%以上是金属材质，常用的加热方式主要有以下几种：1.金属电热管加热；2.表面镀膜加热；3.陶瓷电热棒或PTC陶瓷电热片加热；4.电磁加热；5.直接电极式或裸丝加热。 1.金属电热管加热: 在电加热的产品当中，用的最多的便是金属电热管（最好的是镍铬发热丝，最差的是铁铬发热丝），主要是镍铬丝电热管（又分铁质电热管、不锈钢电热管、铜质电热管）；在金属管与发热丝中间有一层氧化镁（绝缘效果和导热性能俱佳的材料），按国标要求，一般要承受1250V高压测试其电器强度方能合格。在储水式电热水器当中，绝大多数也采用此类加热方法（比如海尔、史密斯、阿里斯顿等），该方法是一种比较成熟也比较价廉物美的电加热方法，因此运用非常广泛。铁质电热管用在电热水器上，因其易生锈，很少被采用，不锈钢电热管目前采用较多，但它相对铜质金属电热管来说，更容易产生水垢，但铜质电热管相对成本更高，其中最好的又是紫铜电热管，不过目前应用的比例只占金属电热管的10%。 据中国疾病预防控制部门发布的《十一种金属样品抗细菌性能和抗霉菌性
能研究报告》中显示，非金属内胆和不锈钢材质的内胆不具备抗细菌性能和抗霉菌性能。在同样的试验环境中发现，紫铜凭借100%的抗菌率(强抗细菌作用)以及0级的长霉等级，跃居十一种金属样品抗细菌性能与抗霉菌性能的榜首。 “科屹乐”快速电热水龙头、即热式电热水器为保证产品品质，均采用镍铬丝紫铜管加热。即提高了加热的热效率，同时紫铜与水中的镁等金属发生氧化，能对杯内时刻流动的水具有杀菌、消毒作用，使杯内流出的动态水达到净化效果，并且不易形成污垢，对发热体形成保护作用，保障了产品使用安全和使用寿命。 2.表面镀膜加热 又分非金属镀膜，金属表面绝缘后再镀膜两种。非金属表面镀膜又分有陶瓷管式、玻璃管式、石英管式、单晶体管式等等，镀膜方法又有涂膜、喷涂和印刷等多种方法。非金属表面镀膜虽然有多种多样，关键在于两大点：一是非金属材料本身的选择；二是镀膜的方法，材料本身选择不好，满足不了电热水器的一些特殊要求，如急冷急热，承受水压，绝缘性能，导热性能等等。镀膜方法的好坏是影响电热膜的使用寿命，功能衰减大小的关键因素。 玻璃管式：材料本身耐急冷急热能力差，急冷急热时容易破裂，耐水压能力也差，在出口封闭式（后制式）热水器中，普通玻璃管式是很难满足要求的。陶瓷管式：材料本身耐急冷急热能力还好，但陶瓷管烧结时工艺尺寸较难保证，在后期产品安装时密封困难，容易出现热水器漏电现象。 石英管式：单晶体管式材料比前两种要好，单晶体管式耐急冷急热能力更强，而且材料本身也是十分良好的绝缘材料，耐腐蚀，耐压力，不结水垢，工艺尺寸有保障，只是成本较高，为达节约目的，有些企业采用普通石英管。
模糊控制器的设计
模糊控制器的设计 PID控制器的设计 的PID控制方法设计控制器时，由于被控对象为零型系统，因此我们必须加 入积分环节保证其稳态误差为0。 首先，我们搭建simulink模型，如图1。 图1 simulink仿真模型 由于不知道Kp，Kd, Ki，的值的大致范围，我们采用signal constraints 模块进行自整定，输入要求的指标，找到一组Kp, Kd, Ki的参数值，然 后在其基础上根据经验进行调整。当选定Kp=2, Kd=0.95, Ki=0.8时，可 以得到比较好的响应曲线。调节时间较短，同时超调量很小。响应曲线如图2所示。 将数据输出到工作空间，调节时间ts=2.04s,超调量% 0。可以看出, PID控制器的调节作用已经相当好。 我们选定的被控对象的开环传递函数为G(s)厂中，采用经典 图2 PID控制响应曲线
模糊控制器的设计 1、模糊控制器的结构为： 图3模糊控制器的结构 2、控制参数模糊化 控制系统的输入为偏差e和偏差的变化率ec，输出为控制信号u。首先对他们进行模糊化处理。 量化因子的计算k X max X min * x max*X min 比例因子的计算k * u max * u min u max u min 其中，X；ax，X；in为输入信号实际变化范围的最大最小值；X max，X min为输入信号论域的最大最小值。U；ax，为控制输出信号实际变化范围的最大最小值， U max，U min输出信号论域的最大最小值。 表1被控参数的模糊化 相应的语言值为NB, NM，NS, ZO, PS PM，PB分别表示负大、负中、负小、零、正小、正中、正大。 3、确定各模糊变量的隶属函数类型 语言值的隶属度函数就是语言值的语义规则，可分为连续式隶属度函数和离散化的隶属度函数。本系统论域进行了离散化处理，所以选用离散量化的隶属度函数。
模糊控制器的设计
模糊控制器的设计 一、 PID 控制器的设计 我们选定的被控对象的开环传递函数为3 27 ()(1)(3)G s s s = ++，采用经典的PID 控 制方法设计控制器时，由于被控对象为零型系统，因此我们必须加入积分环节保证其稳态误差为0。 首先，我们搭建simulink 模型，如图1。 图1simulink 仿真模型 由于不知道Kp ，Kd ，Ki ，的值的大致范围，我们采用signal constraints 模块进行自整定，输入要求的指标，找到一组Kp ，Kd ，Ki 的参数值，然后在其基础上根据经验进行调整。当选定Kp=2，Kd=，Ki=时，可以得到比较好的响应曲线。调节时间较短，同时超调量很小。响应曲线如图2所示。 图2 PID 控制响应曲线
将数据输出到工作空间，调节时间ts =，超调量%0σ=。可以看出，PID 控制器的调节作用已经相当好。 模糊控制器的设计 1、模糊控制器的结构为： 图3 模糊控制器的结构 2、控制参数模糊化 控制系统的输入为偏差e 和偏差的变化率ec ，输出为控制信号u 。首先对他们进行模糊化处理。 量化因子的计算max min ** max min x x k x x -= - 比例因子的计算**max min max min u u k u u -=- 其中，*max x ，* min x 为输入信号实际变化范围的最大最小值；max x ，min x 为输入信号论域的最大最小值。*max u ，*min u 为控制输出信号实际变化范围的最大最小值， max u ，min u 输出信号论域的最大最小值。 被控变量 基本论域 论域 量化/比例因子 e [-1,1] {-3,-2,-1,0,1,2,3} 3e k = ec [-1,1] {-3,-2,-1,0,1,2,3} 3ec k = u [-2,2] {-6,-4,-2,0,2,4,6} 1/3u k = 相应的语言值为NB ，NM ，NS ，ZO ，PS ，PM ，PB 。分别表示负大、负中、负小、零、正小、正中、正大。 3、确定各模糊变量的隶属函数类型 语言值的隶属度函数就是语言值的语义规则，可分为连续式隶属度函数和离散化的隶属度函数。本系统论域进行了离散化处理，所以选用离散量化的隶属度函数。
即热式电热水龙头缺点
即热式电热水龙头缺点 我们每家每户都要用到即热式电热水龙头，即热式电热水龙头又称电热水龙头。一到冬天，用即热式电热水龙头美美地洗一个热水澡，是一件非常舒适的事情。那么，即热式电热水龙头安全吗？有哪些缺点呢？接下来小编就为大家具体介绍一下。 即热式电热水龙头安全吗 即热式电热水龙头的发热主机，采用耐热、耐燃、耐水及特殊的绝缘材料制成，其优点是水电不混合，水走水路、点走电路，因此水电分离非常安全。这款产品的好坏，得看发热体材料，目前国际上最好的是紫铜和无氧紫铜发热体材料，是实现水电格力，且是磁化水，对健康有益。 当水压超出了额定值之时，泄压保护装置将启动阀门自动泄压，使用寿命由此被延长了。即热式电热水龙头可分为内置式和外置式整体防电墙，这种装置消除了使用环境带电所带来的安全隐患，实现系统整体放电，因此安全无忧。 即热式电热水龙头有哪些缺点 第一，出水量小,热效率低、功率大、这三点是既热式电热水器技术上瓶颈。尤其是功率,即热式电热水器用电方面,也是需要考虑的,一般在安装这个产品的时候都会在下面安装装专用线。其专用线的费用往往是数倍于电热水器的费用。所以不要看这个费用很,但是它的主要费用就是在这里体现出来。不容置疑的是我们现在使用电热水龙头越来越多,以后每家每户都会使用到它。 第二，小巧玲珑的外形,安装极其简捷,直接换下家里普通4分圆口的普通水龙头上(目前家庭使用的普通水龙头95以上是4分圆口的,安装在水龙头上的效果请参见产品图片),使用方便、价格实惠,使用性极广。产品采用水流开关,通水时自动接通电源断水时自动断电。 第三，功率过大,需预留至少4平方的铜芯专线电线。安装是需要提前预留足够电源线。一般功率都至少要求6KW以上,在冬天就是8KW的功率也难以保证有足够量的热水进行洗浴。电源线要求至少2.5平方以上,有的要求5平方以上。 以上便是小编为大家介绍的关于即热式电热水龙头的一些内容，希望对大家有所帮助哦。不可否认，即热式电热水龙头安全性还是比较高的，请大家放心使用。即热式电热水龙头也有很多优点哦，例如便宜实惠，清洗简单，安装方便等等。
基于单片机的模糊温度控制器的设计
基于单片机的模糊温度控制器的设计 1 引言 本文研究的被控对象为某生产过程中用到的恒温箱,按工艺要求需保持箱温100℃恒定不变。我们知道温度控制对象大多具有非线性、时变性、大滞后等特性, 采用常规的PID 控制很难做到参数间的优化组合, 以至使控制响应不能得到良好的动态效果。而模糊控制通过把专家的经验或手动操作人员长期积累的经验总结成的若干条规则,采用简便、快捷、灵活的手段来完成那些用经典和现代控制理论难以完成的自动化和智能化的目标, 但它也有一些需要进一步改进和提高的地方。模糊控制器本身消除系统稳态误差的性能比较差, 难以达到较高的控制精度, 尤其是在离散有限论域设计时更为明显, 并且对于那些时变的、非线性的复杂系统采用模糊控制时, 为了获得良好的控制效果, 必须要求模糊控制器具有较完善的控制规则。这些控制规则是人们对受控过程认识的模糊信息的归纳和操作经验的总结。然而, 由于被控过程的非线性、高阶次、时变性以及随机干扰等因素的影响, 造成模糊控制规则或者粗糙或者不够完善, 都会不同程度的影响控制效果。为了弥补其不足, 本文提出用自适应模糊控制技术,达到模糊控制规则在控制过程中自动调整和完善, 从而使系统的性能不断完善, 以达到预期的效果。 2 自调整模糊控制器的结构及仿真 (1) 控制对象 一般温度可近似用一阶惯性纯滞后环节来表示, 其传递函数为: 式中: K———对象的静态增益; Tc———对象的时间常数; τ———对象的纯滞后时间常数。 本文针对某干燥箱的温度控制, 用Cohn-Coon 公式计算各参数得: K=0.181; Tc=60; τ=20。 ( 2) 自调整模糊控制器的结构 自调整模糊控制器的结构如图1 所示。
即热式电热水器发展历程与技术比较_图文.
即热式电热水器发展历程与技术比较 概述 即热式电热水器是电热水器中的最新型产品，也是最富于技术含量的产品。该行业起步于上世纪末，经过十几年的迅猛发展历程，通过对储水式电热水器功能上的革新和替代，逐渐在市场上站稳脚跟。在国外，这类电热水器已经相当普及，但是在中国市场，至今为此还只能算是一个新的行业，市场大门还没完全打开，它除了受到中国住房建设的基础设施、水源、用电环境等瓶颈外，其根本原因还是技术不成熟、质量不稳定、安全无保障所致，其中最主要的便是即热式电热水器的心脏——发热系统材料的问题。受传统的消费习惯影响，部分国内消费者一直都是使用燃气式热水器及储水式电热水器，但这并不妨碍快速电热水器在中国市场一启动就受到前所未有的关注。希望本文能帮助广大经销
商及消费者方便识别即热式电热水器产品品质、性能、特点、安全等，对即热电热水器的发展和技术方面有准确的认识和了解。 随着快速电热水器增长速度的快速提升、市场关注度的提高，目前全国大大小小的即热式电热水器生产企业已达到2000多家，主要集中在珠三角、长三角一带。从市场需求量上来讲，国内即热式电热水器年需求量在45万台～50万台。这一现象与燃气式热水器和储水式电热水器市场高速成长前的征兆一致，也意味着快速电热水器市场将迎来空前暴涨的良机。 发展趋势 从未来发展趋势看，即热式电热水器将占有市场主导地位。 首先，节能是即热式电热水器的一大优势，一般储存式电热水器功率在2000W左右，须提前预热方可先浴，在预热过程中热能也在损耗，夏天预热1小时左右需用电2度左右，冬天至少3小时，需用电6度以上，只能洗1~2个人，全年平均在2小时左右用电4度每次1~2个人，而即热式电热水器即开即热，无存水，无预热，无浪费，夏天1~3000W洗澡10分钟耗电0.3度左右，冬天最大功率8000W用10分钟耗电 1.3度电，全年平均每人每次用电0.8度，核算下来，您使用即热水器两年时间节约下来的水费电费则可以抵消您购买即热水器所花的费用，所以国家已将即热式电热水器定为节能产品，在房
模糊控制器的设计
系统开环传递函数如下，试设计一个模糊控制器 ()() 24.228 ()0.5 1.648.456G s s s s = +++ 要求： 系统开环传递函数各参数自行选择，当控制系统输入为阶跃信号时，系统输出的阶跃响应应满足以下性能指标要求： 超调量<10%；稳态精度<5%；过渡过程时间<3s. 当输入为阶跃信号时，对系统进行simulink 仿真，如图1所示。 图1 simulink 原始框图 图2单位阶跃响应
图3 误差响应图 图4 误差变化量响应图 由图2系统的单位阶跃响应可：超调量为1.43%；稳态精度为50%；过渡时间为8s。稳态精度和过渡时间均不能满足要求，下面用模糊控制对系统进行设计。 (1) 模糊集与隶属函数的建立 依据模糊控制器的控制规律，对误差E、误差变化EC及控制量U 的模糊集及论域定义如下： E、EC和U的模糊集均为{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}
E、EC和U的论域均为{-6，-5，-4，-3，-2，1,0,1，2,3,4,5,6} 在MATLAB中键入命令，”fuzzy”进入模糊逻辑编辑器窗口，建立相应的模糊推理系统，命名为”Test”。双击每个变量，打开隶属函数编辑器，并编辑对应变量的隶属函数。 图5 图6 输入变量E，EC的隶属度函数曲线
图7出变量U的隶属度函数曲线 （2）确定相关模糊规则并建立模糊控制规则表 当偏差较大时，为了加快系统的响应速度，并防止开始时偏差的瞬间变大使控制作用超出许可范围，应取较大的U。 当偏差和变化率为中等大小时，为了使系统响应的超调量减小和保证一定的响应速度，U应取小些。 当偏差变化较小时，为了使系统具有良好的稳态性能，应增大U。 参考以上原则，在模糊规则编辑器窗口输入表1所示的49条规则。如if（E is NB）and (EC is NB) then (U is PB)(1) 表1 模糊控制规则表 (3)观察模糊规则和模糊推理的输出曲面 在编辑器的View下拉菜单中选择相应选项，观察模糊规则图形和模
简易模糊控制器设计及MATLAB仿真
简易模糊控制器的设计及仿真 摘要：模糊控制（Fuzzy Control ）是以模糊集理论、模糊语言和模糊逻辑推理为基础的一种控制方法，它从行为上模仿人的模糊推理和决策过程。本文利用MATLAB/SIMULINK 与FUZZY TOOLBOX 对给定的二阶动态系统，确定模糊控制器的结构，输入和输出语言变量、语言值及隶属函数，模糊控制规则，比较其与常规控制器的控制效果，用MATLAB 实现模糊控制的仿真。 关键词：模糊控制 参数整定 MATLAB 仿真 二阶动态系统模型： ()()1140130120 ++s s 采用simulink 图库，实现常规PID 和模糊自整定PID 。 一．确定模糊控制器结构 模糊自整定PID 为2输入3输出的模糊控制器。在MATLAB 的命令窗口中键入fuzzy 即可打开FIS 编辑器，其界面如下图所示。此时编辑器里面还没有FIS 系统，其文件名为Untitled ，且被默认为Mandani 型系统。默认的有一个输入，一个输出，还有中间的规则处理器。在FIS 编辑器界面上需要做一下几步工作。 首先，模糊自整定PID 为2输入3输出的模糊控制器，因此需要增加一个输入两个输出，进行的操作为：选择Edit 菜单下的Add Variable/Input 菜单项。
如下图。 其次，给输入输出变量命名。单击各个输入和输出框，在Current Variable 选项区域的Name文本框中修改变量名。如下图 最后，保存系统。单击File菜单，选择Export下的To Disk项。这里将创建的系统命名为PID_auot.fi。 二．定义输入、输出模糊集及隶属函数
各种热水器优缺点
[产品]空气源热泵热水器的优缺点(2009-08-23 15:51:36) 标签：杂谈分类：产品纵览一、空气源热泵热水器的原理和发展史 追溯其渊源，空气能热水器应该算是个舶来品。空气源热泵技术1924年就已在国外发明。然而在很长的 一段时间里并没有被人类充分地认识和运用。直到20世 纪60年代，世界能源危机爆发以后才受到充分的重视，所以此后世界各国纷纷加大了研发力度，进一步推广了热泵技术，使得目前热泵技术已经比较广泛地使用。20世纪70年代初期，由于"能源危机"的出现，热泵又以其回收低温废热，节约能源的特点，在产品经过改进后，更受到了人们的青睐。比如美国，热泵的产量从1971年的8.2万套/年猛增至1976年的30万套/年，1977年再次跃升为50万套/年，而此时日本后来居上，年产量更超过50万套。目前热泵市场每年都在成倍增长，发展势头相当迅猛。在欧美大多数发达国家，如澳大利亚、英国、法国、北欧及南欧的一些国家，热泵产品已经进入了大多数家庭，而在我国的毗邻国家如新加坡、马来西亚等也是热泵热水器使用比较普遍的国家。 相对来说，空气源热泵热水器在我国起步则比较晚，国内厂商关注该产品也是近几年的事情。由于前期在产品的导入时，市场培育不够，因而无论是从技术还是从产品上来看均还处在初级发展阶段。而这两年来，在各方面能源紧缺的情况下，空气源热泵热水器逐渐被广大厂商重视起来，尤其是近两年来有了比较大的增长，单就生产企业也由屈指可数的几家突飞猛进爆涨到目前的几十家甚至近百家。而稍微有点规模叫得出名字的却为数不多：广东有五星太阳能、确正、绩高、豪瓦特、长安科阳、中科科凌、长菱、联达华日、信利达、风弛，广西有华特，浙江有JNK锦江、真心、金正，福建有酷博；上海有沃姆，江苏有天舒、华电、奥罗拉、华扬、光芒、永春，山东有贝尔、龙普，北京有清华索兰等等。还有一些手工作坊或者纯粹靠贴牌组装而卖产品的则更加不在少数。而04年进入的数家空调企业更加壮大了这一队伍的规模。 总体来说，就目前而言，国外的空气源热泵热水器市场已经相当成熟，在发达国家使用的比例有的高达70%，比如在新加坡、欧美的一些国家等。就是在中国的香港和台湾地区也有将近50%的推广使用力度。只是受国内消费和经济发展规律的影响，空气源热泵热水器也是在近4年才被引进并在小范围内推广使用，而且是集中在经济发达的两个三角洲地区。据市场的统计数据来看，虽然该产品在国内上市只有短短几年时间，但是增长的速度却非常快。2002年时，它的销售额还不到1000万元，但是到2003年，它已达到了3000万元，2004年则达到8000万到1个亿。按照预算估计，2005年，热泵产值会超过三个亿。可以说，就象前几年互联网接入时的发展速度一样，整个行业销售增长率将以几何基数增长，市场空间十分巨大。 在自然界中，水总由高处流向低处，热量也总是从高温传向低温。但人们可以用水泵把水从低处提升到高处，从而实现水由低处向高处流动，热泵同样可以把热量从低温传递到高温。所以热泵实质上是一种热量提升装置，热泵的作用是从周围环境中吸取热量，并把它传递给被加热的对象（温度较高的物体），其工作原理与制冷机相同，都是按照逆卡诺循环工作的，所不同的只是工作温度范围不一样。
模糊控制器的设计
4模糊控制器的设计 4 Design of Fuzzy Controllor 4.1概述(Introduction) 随着PLC在自动控制领域内的广泛应用及被控对象的日趋复杂化，PLC控制软件的开发单纯依靠工程人员的经验显然是行不通的，而必须要有科学、有效的软件开发方法作为指导。因此，结合PLC可编程逻辑控制器的特点，应用最新控制理论、技术和方法，是进一步提高PLC软件开发效率及质量的重要途径。 系统设计的目标之一就是要提高装车的均匀性，车厢中煤位的高度变化直接影响装车的均匀性，装车不均匀对车轴有很大的隐患。要保持高度值不变就必须不断的调整溜槽的角度，但是，在装车过程中，煤位的高度和溜槽角度之间无法建立精确的数学模型。模糊控制它最大的特点是[43-45]：不需建立控制对象精确数学模型，只需要将操作人员的经验总结描述成计算机语言即可，因此采用模糊控制思想实现均匀装车是行之有效的方法。虽然很多PLC生产厂家推出FZ模糊推理模块，但这些专用模块价格昂贵，需使用专门的编程设备，成本高通用性差，所以自主开发基于模糊控制理论的PLC控制器有很大的工程价值。 本章首先介绍了模糊控制的基本原理、模糊控制系统及模糊控制器的设计步骤；然后在对煤位高度控制系统分析的基础上，设计基于模糊理论的PLC控制，分别从查询表计算生成和PLC程序查询两个部分进行设计。 4.2模糊控制原理(Fuzzy Control Principle) 4.2.1模糊控制理论(Fuzzy Control Theory) 模糊控制理论是由美国加利福尼亚大学的自动控制理论专家L.A.Zadch教授首次提出，由英国的Mamdani首次用于工业控制的一种智能控制技术[46]。模糊控制（FUZZY）技术是一种由数学模型、计算机、人工智能、知识工程等多门科学领域相互渗透、理论性很强的科学技术。 模糊控制是以人的控制经验作为控制的知识模型，以模糊集合、模糊语言变量以及模糊逻辑推理作为控制算法的数学工具，用计算机来实现的一中计算机智能控制[47-48]。它的基本思想是：把人类专家对待特定的被控对象或过程的控制策略总结成一系列以“IF…THEN…”形式表示的控制规则，通过模糊推理得到控制作用集，作用与被控对象或过程。与传统的控制方法相比，它具有以下优点[48]：无需知道被控对象的数学模型；是一种反映人类智慧思维的智能控制；易被人们所接受；构造容易；鲁棒性好。
即热式电热水器的技术发展历程.
即热式电热水器的技术发展历程 作者：即热式电热水器文章来源： 是电热水器中的最新型产品，也是最富于技术含量的产品。 一、即热式电热水器的发展历程 即热式电热水器行业起步于上世纪末，经过十几年的迅猛发展历程，通过对储水式电热水器功能上的革新和替代，逐渐在市场上站稳脚跟。在国外，这类电热水器已经相当普及，但是在中国市场，至今为此还只能算是一个新的行业，市场大门还没完全打开，它除了受到中国住房建设的基础设施、水源、用电环境等瓶颈外，其根本原因还是技术不成熟、质量不稳定、安全无保障所致，其中最主要的便是即热式电热水器的心脏——发热系统材料的问题。受传统的消费习惯影响，部分国内消费者一直都是使用燃气式热水器及储水式电热水器，但这并不妨碍快速电热水器在中国市场一启动就受到前所未有的关注。希望本文能帮助广大经销商及消费者方便识别即热式电热水器产品品质、性能、特点、安全等，对即热电热水器的
发展和技术方面有准确的认识和了解。 随着快速电热水器增长速度的快速提升、市场关注度的提高，目前全国大大小小的即热式电热水器生产企业已达到2000多家，主要集中在珠三角、长三角一带。从市场需求量上来讲，国内即热式电热水器年需求量在45万台～50万台。这一现象与燃气式热水器和储水式电热水器市场高速成长前的征兆一致，也意味着快速电热水器市场将迎来空前暴涨的良机。 二、即热式电热水器的发展趋势 从未来发展趋势看，即热式电热水器将占有市场主导地位。 首先，节能是即热式电热水器的一大优势，一般储存式电热水器功率在 2000W 左右，须提前预热方可先浴，在预热过程中热能也在损耗，夏天预热1小
时左右需用电2度左右，冬天至少3小时，需用电6度以上，只能洗1~2个人，全年平均在2小时左右用电4度每次1~2个人，而即热式电热水器即开即热，无存水，无预热，无浪费，夏天1~3000W洗澡10分钟耗电0.3度左右，冬天最大功率8000W 用10分钟耗电1.3度电，全年平均每人每次用电0.8度，核算下来，您使用即热水器两年时间节约下来的水费电费则可以抵消您购买即热水器所花的费用，所以国家已将即热式电热水器定为节能产品，在房产建设中已经对电源线路有了较高的要求，一般入户线都在4~6平方以上了，电表都在40A 到100A 左右了，所以对即热式电热水器的这一瓶颈不必作太多的考虑了。 其次，快速省时方便，即热式电热水器即开即热，无存水，无预热，无浪费，是现代人 们生活中对家电最根本的需求。 体积小巧让即热式电热水器更容易挤身于热水器行业大部队中。由其现在高层建筑物，都是框架结构为主，倡导绿色环保，墙体多以空心砖、泡沙砖为主。墙体的承重能力有限，储存式热水器过于庞大，自身体重过重，占空间，使用不方便，是将被即热式电热水器所取
模糊控制器设计的基本方法
第5章 模糊控制器设计的基本方法 5.1 模糊控制器的结构设计 结构设计：确定输入、输出变量的个数（几入几出）。 5.2 模糊控制规则设计 1. 语言变量词集 {}PB PM PS O NS NM NB ,,,,,, 2. 确立模糊集隶属函数（赋值表） 3. 建立模糊控制规则，几种基本语句形式： 若A 则B c R A B A E =?+? 若A 则B 否则C c R A B A C =?+? 若A 或B 且C 或D 则E ()()R A B E C D E =+?+????????? 4. 建立控制规则表 5.3 模糊化方法及解模糊化方法 模糊化方法 1. 将[]b a ,内精确量离散化为[]n n +-,内的模糊量 2. 将其区间精确量x 模糊化为一个单点集，即0)(,1)(==x x μμ 模糊推理及非模糊化方法 1. MIN-MAX ——重心法 11112222n 00R and R and R and and '? n n n A B C A B C A B C x y c →→→→= 三步曲： 取最小 1111'()()()()c A o B o C z x y z μμμμ=∧∧ 取最大 12''''()()()()n c c c c z z z z μμμμ=∨∨∨ 2. 最大隶属度法 例： 10.3 0.80.5 0.511234 5 C =+----- ＋＋＋，选3-=*u
20.30.80.40.21101234 5 C =+ ＋＋＋ ＋ ，选 5.12 21=+=*u 5.4 论域、量化因子及比例因子选择 论域：模糊变量的取值范围 基本论域：精确量的取值范围 误差量化因子：e e x n k /= 比例因子：e y k u u /= 误差变化量化因子：c c x m k /= 5.5 模糊控制算法的流程 m j n i C u B EC A E ij j i ,,2,1;,,2,1 then then if ===== 其中 i A 、 j B 、ij C 是定义在误差、误差变化和控制量论域X 、Y 、Z 上的模糊集合，则该语句所表示的模糊关系为 j i ij j i C B A R ,??= m j n i j i C B A R z y x z y x ij j i ===== ,1 ,1)()()(),,(μμμ μ 根据模糊推理合成规则可得：R B A U )(?= Y y X x B A R U y x z y x z ∈∈=)()(),,()(μμμμ 设论域{}{}{}l m n z z z Z y y y x x x X ,,,,,,,Y ,,,,212121 ===，则X ，Y ，Z 上的模糊集合分别为一个n ，m 和l 元的模糊向量，而描述控制规则的模糊关系R 为一个m n ?行l 列矩阵。 由i x 及i y 可算出ij u ，对所有X ，Y 中元素所有组合全部计算出相应的控制量变化值，可写成矩阵()ij n m u ?，制成的表即为查询表或称为模糊控制表。 * 模糊控制器设计举例（二维模糊控制器） 1. 结构设计：二维模糊控制器，即二输入一输出。 2. 模糊控制规则：共21条语句，其中第一条规则为 t h e n o r and or if :1 PB u NM NB EC NM NB E R === 3. 对模糊变量E ，EC ，u 赋值（见教材中的表）
即热式电热水器的优缺点
即热式电热水器的优缺点 提起即热式电热水器大家基本都能领会其中的字面上的意思，相对于普通的电热水器即热式电热水器的效率确实是蛮高的。如果家里有一台电热水器大家就会发现每次等热水都会等上一个小时左右，如果急用热水确实也让人挺着急的。而即热式电热水器就没有这样的顾虑，即热式电热水器到底是什么样的，热水的效率如何呢，今天我们就一起来学习一下吧。 即热式电热水器的优缺点 即热式电热水器的优缺点 什么是即热式热水器? 即热式电热水器是约普一种可以通过电子加热元器件来快速加热流水，并且能通过电路控制水温、流速、功率等，使水温达到适合人体洗浴的温度的热水器。即开即热，无须等待，通常在数秒内可以启动加热。 即热式电热水器的优缺点 即热式电热水器优点 第一、机器体积很小巧，适合中国家庭卫生间小面积的需要。 第二、加热时间短，即开即热，省时省电：从开机到出水温度达45度的加热时间只需要10-20秒;加热定量的热水，即热式只需要耗费传统电热水器30%的时间;即开即热，不用等待，甚至比燃气热水器的加热时间还快。 即热式电热水器的优缺点 第三、可以多路连接：可以连接洗手盆、花洒、浴缸、淋浴房，别墅型还可以同时连接多个浴室。
第四、环保节能：即开即热，不必预先储存热水从而减少能源浪费;电脑温控设定，稳定出水温度，最大程度的减少电能浪费;特设无段变速功能，真正做到节约能源和省时省电;即热式的产品都获得过国内、国外的环保机构认证。 即热式电热水器缺点 第一、功率比较大，线路要求高。 即热式电热水器为了保证能够达到即开即热的效果一般功率都至少要求6KW以上，对电源线的要求相应也须至少2.5平方毫米以上，有的要求4平方毫米以上。而这样的功率和线路对于普通的中国家庭电路15A的电流大多难以承受。 第二、安装条件要求高。如有的即热式电热水器要求安装时进水口的压力不能过大，有的要求用户家中的电表为20A，空气开关为32A，一般要求有独立的线路，有的甚至要求至少40A的专用表，加上一般居民家里的电冰箱、空调等其他的大功率的家用电器，就要至少80A的电表，还要单独走线。这也是目前影响即热式电热水器不能在国内快速普及的一个瓶颈。 即热式电热水器的优缺点 总体来说传统的热水器是储水式的，水量有限，体积大，占空间。但是价格便宜，省电，对线路的要求不高。即热式热水器体积小，可以多人用水，不必考虑水量，但是对线路的安装要求高，功率大，相对耗电量稍大一些。 总结：看了以上关于即热式电热水器的相关信息大家对即热式电热水器也有了一定的了解，如果大家家里的线路功率大那么完全可以考虑装一个即热式电热水器，如果是旧房子线路更改不易，承压能力也一般的话，那最好就使用一般的储水式电热水器了，不管使用哪一种电热水器，大家要根据自己家的情况而定。
购买即热式电热水器需要注意些什么
购买即热式电热水器需要注意些什么？注意一下五大点。 发布时间：2012-11-28 一。即热式电热水器出水的温度能达到多少？ 即热式热水器出水温度控制在：30－60度，但是实际上可以烧到60度左右过热保护起作用了，开始是自动调温系统出现时断时续的短暂断电，如果长时间水量还是没有调大，就会出现过热保护，俗话说 的“跳闸”了。如果温度长期超过60度，象储水式电热水器还有开水壶，加热棒都很容易结垢，这样三年就要换了；而快速电热水器控制在60度以下，就不容易结垢，这样从而延长了寿命 二。功率这么大，是否就会很危险？ 我们通常都有这个观念，就是功率越大，越容易电人，越危险。但实际上，危不危险，跟功率没有关系，只跟电压有关系。假如电压只有10伏，那么即使功率有一百万瓦一千万瓦，也根本不会电人；而 如果电压有一万伏或者上百万伏，那么即使只有十几瓦，也可能将人电死。我们家里的电压都是一样的，都是220伏，所以不会因为哪个电器功率大而更危险。 三。即热式电热水器省电吗？ 1、省电不省电不是根据功率的大小来区分的。比如洗个澡功2000瓦的贮水式电热水器烧50升40度的水，需要80分钟左右，那么虽然它的功率低，但是时间却很长，这很长的时间内还有热损耗，水温烧 得越高，保温热损耗越大，耗电也越大。如果再加上热水浪费，您烧50升水如果没有全部用完，剩下的热水自然冷却，就造成热水的浪费，如果烧得太少就可能要洗冷水了，这个烧的“热水量”很难确
定。 2、而即热的就没有这个问题，烧多少用多少，没有热水浪费；而且恒温恒流，洗多久才烧多久，在烧同样热水量的情况下，在时间上就节约多了；虽然功率高，两者相乘的总数比储水的电热水器小得多 ，这就是为什么即热的更省电了。 四。功率太大，肯定费电。 恰恰相反，这是目前世界上最节能、最省电的新一代电热水器。 正是因为节能省电，环保安全，它是目前国内外最流行的热水器。费电，这很正常，我们普遍存在着这样一种误解。这是因为： 1、虽然功率大，但是加热时间短，例如大圆筒热水器功率虽然小，但是要加热２到３个小时，而快热式热水器只要加热一二十分钟——随您洗澡的时间而定。 2、费不费电，不是以功率大小来看的，而是看我们所用的电有没有浪费。即热式的热水器，不用预热，不用保存热水，用多少热水，花费多少电能，没有一点点浪费。而用“大圆筒”传统电热水器（储 水式），一天24小时保存热水，而保温就要散热，散出去的热量就是电就是钱，一天要浪费3到5度电。 3、“大圆筒”传统热水器，里面的热水是靠冷水进入压出来的。当水温达到40度时，再进入冷水，水温就要下降，不能再洗澡了（人最佳洗澡温度一般是40度左右）。这样的话有相当一部分热水就白白 地浪费了。 4、所以相对传统热水器而言，即热式热水器是目前世界上最节能省电的新一代热水器。目前在世界能源紧张的大背景下，快热式热水器在西方发达国家非常流行，80%-90%的家庭都是用新一代热水器。 五。快速电热水器适合不适合泡澡? 目前家庭用的浴虹一般都比较大，泡澡人数要求也不再是一个人了，所以对热水的要求就要高得多。即热式热水器出水温度在45-60度，出水量在5升/分钟左右。由于冬天进水温度较低，即热式电热水器
基于MATLAB的模糊控制系统设计
实验一基于MATLAB的模糊控制系统设计 1.1实验内容 （1）基于MATLAB图形模糊推理系统设计，小费模糊推理系统； （2）飞机下降速度模糊推理系统设计； （3）水箱液位模糊控制系统设计及仿真运行。 1.2实验步骤 1小费模糊推理系统设计 （1）在MATLAB的命令窗口输入fuzzy命令，打开模糊逻辑工具箱的图形用户界面窗口，新建一个Madmdani模糊推理系统。 （2）增加一个输入变量，将输入变量命名为service、food，输出变量为tip，这样建立了一个两输入单输出模糊推理系统框架。 （3）设计模糊化模块：双击变量图标打开Membership Fgunction Editor 窗口，分别将两个输入变量的论域均设为[0,10],输出论域为[0,30]。 通过增加隶属度函数来进行模糊空间划分。 输入变量service划分为三个模糊集：poor、good和excellent，隶属度函数均为高斯函数，参数分别为[1.5 0]、[1,5 5]和[1.5 10]； 输入变量food划分为两个模糊集：rancid和delicious，隶属度函数均为梯形函数，参数分别为[0 0 1 3]和[7 9 10 10]； 输出变量tip划分为三个模糊集：cheap、average和generous，隶属度函数均为三角形函数，参数分别为[0 5 10]、[10 15 20]和[20 25 30]。
（4）设置模糊规则：打开Rule Editor窗口，通过选择添加三条模糊规则： ①if (service is poor) or (food is rancid) then (tip is cheap) ②if (service is good) then (tip is average) ③if (service is excellent) or (food is delicious) then (tip is generous) 三条规则的权重均为 1.
初中物理 即热式电热水器与其他热水器的性能比较
即热式电热水器与其他热水器的性能比较 目前市场上主要有电热水器、燃气热水器和太阳能热水器三种。电热水器有即热式电热水器和储水式电热水器两种。■即热式热水器（节电小巧又长寿） 优点： 这里所说的即热式也就是快热式电热水器，并非在水龙头上安装的那种电极式的。这里是指近几年研制的专利产品或技术含量较高的产品。它们首先解决了人们最为担心的安全问题。一般都有水电隔离、漏电保护、接地保护等措施，有的产品还设有水控电门、声光报警、专利电路、磁化防垢、超温断电、高压泄放、电子调控、温度显示、功率分档或均匀可调等功能，可以说在安全上，万无一失；在设施上，已做到了尽善尽美。 一、省时。即热式电热水器从开机到出水温度达45℃，加热时间只需要30秒左右，基本上做到了即开即热。真是水门一开，热水即来，快捷方便，“普通电热水器加热时间比较长，而且会出现一个人洗完澡以后，第二个人必须再等水温升高才能洗的情况。而即热式电热水器用时打开，不用就关闭，基本上不存在等待的问题。另外，即热式电热水器对水压没有什么要求，因此不会像燃气热水器一样，由于水压不足而不能使用。这个产品非常适合现代人们快节奏的生活需要。很适合普通家庭盥漱、炊洗、淋浴和理发店用。因不需预热，自然就不需体大笨重的贮水箱和保温层，因而它以体积小，重量轻，且易安装，节省空间、节省材料等优点；最重要的是节省人们宝贵的时间。 二、节能。因不用预热，所以不会产生预热时的热量散失，又因用多少水就放多少水，不会产生像贮水式热水器那样，剩余水会带走许多热量。有的用户为了方便，也想水门一开、热水即来，只好把贮水式热水器总插着电源。北京有关专家曾专门做过试验，40L保温较好的贮水式热水器，一天24小时一点热水不用，也需耗电1.2度以上，并且天气越冷耗电量越大。与此相比，即热式电热水器的额定功率3500~6000瓦，可能有消费者认为，这么大的功率，耗电量一定很大。其实，即热式电热水器不用提前预热，所以没有预热时的热能量散失，而且加热时间比较短还可以调整流量来节省电能，所以实际用电量不需要用到额定功率，通常夏天实际使用1000W就完全可以满足要求。根据相关调查数据显示，它比预热式贮水式电热水器节电30%以上。即热式热水器节水、节电，因而国家把这类产品划为节能产品。在用水、用电紧缺的情况下，尤适宜这一产品。 三、不结垢、寿命长。因这种热水器，一端进凉水，一端出热水，热水温度不会很高，淋浴时一般不会高于45℃，因而管路内不会结垢(因水的结垢温度在80℃以上)，发热体温升不会很高，这样水路及发热体的损坏率就会相应减少，因而此类热水器寿命较长。一般是贮水式电热水器的2~3倍。 四、出水温度恒定，使用舒服。用过贮水式热水器的人，一般都有这样的体验，一开始需放水调温，水温不是凉就是热，一经调好，用不多时水就会变凉，而即热式热水器，一经调好会恒温恒流，使人舒适，且多人连着用也如此。 五、小巧。“即热式电热水器的个头比燃气热水器小。大城市房价高，许多市民购买的房子面积不大，可以安装在面积较小的辅卫里。 六、造价低。因不需贮水箱和保温层，节省材料，成本低廉，如贮水式热水器和太阳能热水器，一般多为千元左右，有的竟需2-5的也有1-2 有不受季节、天气限制的方便。 缺点：额定功率较大，通常在1.5千瓦甚至是7.5千瓦，工作电流在5至27A，老式住宅能承受的15A电流不能使用。 ■储水式电热水器 优点：安全性能较高，能量洁净。能多路供水。既可用于淋浴、盆浴，还可用于洗衣、洗菜。安装也较简单，使用方便。
模糊PID控制器的设计与仿真——设计步骤
模糊PID控制器的设计与仿真 设计模糊PID控制器时，首先要将精确量转换为模糊量，并且要把转换后的模糊量映射到模糊控制论域当中，这个过程就是精确量模糊化的过程。模糊化的主要功能就是将输入量精确值转换成为一个模糊变量的值，最终形成一个模糊集合。 本次设计系统的精确量包括以下变量：变化量e，变化量的变化速率ec还有参数整定过程中的输出量△ K P，△ K D，△ K,在设计模糊PID的过程中，需要将这些精确量转换成为模糊论域上的模糊值。本系统的误差与误差变化率的模糊论域与基本论域为：E=[-6,-4,-2,0,2,4,6];Ec=[-6,-4,-2,0,2,4,6] 。 模糊PID控制器的设计选用二维模糊控制器。以给定值的偏差e和偏差 变化ec为输入；△ K P，△ K D，△ K为输出的自适应模糊PID控制器，见图1。 图1模糊PID控制器 (1) 模糊变量选取 输入变量E和EC的模糊化将一定范围(基本论域)的输入变量映射到离散区 间(论域)需要先验知识来确定输入变量的范围。就本系统而言，设置语言变量取 七个，分别为NB, NM NS ZQ PS, PM PB (2) 语言变量及隶属函数 根据控制要求，对各个输入，输出变量作如下划定： e，ec 论域：{-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6} △心，△ K D，△ K 论域：{-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6} 应用模糊合成推理PID参数的整定算法。第k个采样时间的整定为 K p(k)二K p。：K p(k) , Kdk)二K I。水心),K°(k)二K D。 *D(k). 式中K P0,K|0,K D0为经典PID控制器的初始参数